本發明專利技術涉及一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，逆變電路采用兩級結構，前級為采用集成磁件的交錯反激變換電路，該電路采用磁集成技術把交錯反激的分立變壓器集成在一個磁芯上，后級為低頻全橋逆變電路，并網電流放在前級控制，后級電路實現工頻逆變與并網。本發明專利技術具有功率密度高，效率高，并網電流畸變率低，以及易于開發，成本低等特點，特別適用于微功率逆變器使用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，特別適用于微功率光伏并網發電系統中作為逆變器用。
技術介紹
可再生能源由于具有永續利用、環境污染小等特點，已成為我國節能減排基本國策的重要組成部分。在諸多可再生能源中，太陽能以其儲量的無限性、存在的普遍性、開發利用的清潔性等優勢，更被視為人類理想的未來重要替代能源之一。目前光伏發電系統架構主要包括集中式(Centralized)、串式(String,包括多串式和單串式)、交流模塊式(ACModule)等幾種。其中集中式和串式采用多個光伏電池板串并聯構成光伏陣列，然后共用一個逆變器，適用于中大功率光伏發電應用。交流模塊式則是采用單個光伏電池板給逆變器供電(相應的逆變器稱為微功率逆變器)，相比較于集中式和串式，它有很強的抗局部陰影能力、即插即用、單機價格低等優點，為光伏發電的重要發展趨勢之ー。在交流模塊式光伏·發電系統架構中，由于光伏電池板價格昂貴以及微功率逆變器往往須貼裝在太陽能電池板的背面，實現集成安裝，對逆變器的功率密度、效率和高度要求很迫切，為此需要提高逆變器的高頻開關頻率以減小變壓器、電感器、電容等無源器件，從而提高逆變器的功率密度。目前微功率逆變器開關頻率高頻化趨勢很明顯，商業化的微功率逆變器開關頻率已高達上百kHz，比中大功率逆變器的20kHz典型開關頻率有明顯提高。如圖I所示，是現有的采用交錯反激電路的微功率逆變器的電路拓撲圖，其開關頻率達到上百kHz，其兩個交錯反激電路的變壓器Txl、Tx2是采用獨立的磁芯。由于開關頻率提高在有效提高功率密度同時也大大增大開關損耗和高頻磁件等的損耗，從而降低效率。雖然軟開關技術可以有效減小開關損耗，但無助于減小磁件損耗。而圖I的電路拓撲中，兩個變壓器是獨立的，這不僅體積較大，而且損耗也將比較大。此外，因為與太陽能電池板集成安裝，暴曬在陽光下，不僅工作環境溫度高，溫度變化劇烈，而且濕度大，采用密閉封裝，難以采用風冷，這對逆變器熱設計帶來很大挑戰，特別是對于熱阻比較大的磁件熱設計。鑒于此，本專利技術提出了一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，通過應用高頻功率磁集成技術，不僅可以減小微功率逆變器的體積，提高其功率密度，而且可以降低損耗，提高效率。
技術實現思路
本專利技術目的是公開一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，適用做微功率光伏并網發電系統中的逆變器，具有功率密度高，效率高，并網電流畸變率低，以及易于開發，成本低等特點。本專利技術采用以下方案實現一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，包括采用集成磁件的交錯反激變換電路，其特征在干光伏電池板的直流電壓經過所述采用集成磁件的交錯反激變換電路變換為頻率兩倍于電網頻率的正弦雙半波包絡線的高頻脈沖電流，所述高頻脈沖電流通過低頻全橋逆變電路并且經過濾波器濾波后，輸出能跟蹤電網電壓的平滑正弦波交流電流，使網側功率因數PF=1。在本專利技術ー實施例中，所述采用集成磁件的交錯反激變換電路由集成變壓器、第一主開關管、第二主開關管、第一箝位開關管、第二箝位開關管、第一箝位電容、第二箝位電容、第一ニ極管和第二ニ極管組成；所述集成變壓器由第一變壓器和第二變壓器組成；光伏電池板直流電壓連接所述第一變壓器的初級線圈第一端和所述第二變壓器的初級線圈第一端；所述第一變壓器的初級線圈第二端連接所述第一主開關管一端和所述第一箝位開關管一端；所述第一箝位開關管另一端連接所述第一箝位電容一端；所述第一箝位電容另一端連接所述第一主開關管另一端和地；所述第二變壓器的初級線圈第二端連接所述第二主開關管一端和所述第二箝位開關管一端；所述第二箝位開關管另一端連接所述第二箝位電容一端；所述第二箝位電容另一端連接所述第二主開關管另一端和地；所述第一主開關管、第二主開關管、第一箝位開關管和第二箝位開關管的控制端連接外部控制電路；所述第一變壓器次級線圈第一端連接所述第一ニ極管陽扱；所述第二變壓器次級線圈第一端連接所述第二ニ極管陽扱；所述第一ニ極管陰極連接所述第二ニ極管陰極作為所述采用集成磁 件的交錯反激變換電路輸出端。在本專利技術ー實施例中，所述集成變壓器是由所述第一變壓器和所述第二變壓器通過磁集成技木，共同繞制在一個磁芯上。在本專利技術ー實施例中，所述采用集成磁件的交錯反激變換電路，利用有源箝位軟開關技術，所述第一箝位開關管和所述第二箝位開關管的開關狀態分別與所述第一主開關管和所述第二主開關管互補，經所述第一箝位電容和所述第二箝位電容實現零電壓開通。在本專利技術ー實施例中，所述低頻全橋逆變電路由四個開關管組成，所述四個開關管均工作在低頻狀態；通過所述外部控制電路控制所述四個開關管，將所述輸入的正弦雙半波包絡線的高頻脈沖電流變換成正弦波包絡線的高頻脈沖交流電流，經LC濾波器濾波平滑后并到電網中。在本專利技術ー實施例中，所述外部控制電路是ー微處理器控制電路，該電路接收所述能跟蹤電網電壓的平滑正弦波交流電流經電流采樣電路后的信號和電網電壓經電壓采樣電路后的信號，以及電網電壓經過一同步信號電路后產生的信號，發送ー控制信號到驅動電路；所述驅動電路根據該控制信號控制所述采用集成磁件的交錯反激變換電路和所述低頻全橋逆變電路，以利于輸出所述能跟蹤電網電壓的平滑正弦波交流電流。與現有的微功率逆變電路對比，本專利技術具有以下優點 ①、由于逆變器中的兩個交錯反激變換器的變壓器采用磁集成技術，共用ー個磁芯，使得磁芯中交直流磁通抵消，不僅可以有效減小變壓器體積，磁芯損耗，并且因減少透入線圈窗ロ的高頻交流磁通而減小了線圈高頻渦流損耗，從而降低磁件溫升熱點，提高逆變器的效率，降低了逆變器成本。②、由于采用簡單的反激拓撲，并且逆變器的升壓和并網電流均在同一級完成，功率只經過ー級高頻變換處理，從而減小了體積，降低了成本。③、由于兩路反激交錯并聯，使得輸入電流和輸出電流交錯疊加，不僅能増大變換器的輸出功率，而且可以減小輸入電流和輸出電流的電流紋波，減小輸出濾波器。附圖說明圖I是現有的采用交錯反激電路的逆變器的電路拓撲圖。圖2是本專利技術基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器的原理框圖。圖3是本專利技術基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器的電路拓撲圖。圖4是本專利技術基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器對應的電路工作原理關鍵波形圖。具體實施例方式為使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關附圖，對本專利技術作進ー步詳細說明。 本實施例提供一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，包括采用集成磁件的交錯反激變換電路，其特征在干光伏電池板的直流電壓經過所述采用集成磁件的交 錯反激變換電路變換為頻率兩倍于電網頻率的正弦雙半波包絡線的高頻脈沖電流，所述高頻脈沖電流通過低頻全橋逆變電路并且經過濾波器濾波后，輸出能跟蹤電網電壓的平滑正弦波交流電流，使網側功率因數PF=I。具體的，如圖2所示，本實施例提供一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，包括采用集成磁件的交錯反激變換電路，其特征在于光伏電池板的直流電壓經過所述采用集成磁件的交錯反激變換電路變換為頻率兩倍于電網頻率的正弦雙半波包絡線的高頻脈沖電流(I);所述高頻脈沖電流(I)通過低頻全橋逆變電路，輸出一能跟蹤電網電壓的正弦波交流電流(2);所述能跟蹤電網電壓的正弦波交流電流(2)經過濾本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于集成磁件的交錯反激微功率并網逆變器，包括采用集成磁件的交錯反激變換電路，其特征在于：光伏電池板的直流電壓經過所述采用集成磁件的交錯反激變換電路變換為頻率兩倍于電網頻率的正弦雙半波包絡線的高頻脈沖電流，所述高頻脈沖電流通過低頻全橋逆變電路并且經過濾波器濾波后，輸出能跟蹤電網電壓的平滑正弦波交流電流，使網側功率因數PF=1。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：毛行奎，王小彬，張錦吉，
申請(專利權)人：福州大學，
類型：發明
國別省市：
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