CN205319965U - 光伏逆变器中的均压辅电电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了光伏逆变器中的均压辅电电路。包括两个开关管，两个箝位二极管，两个续流二极管，两个输出二极管，两个箝位电容，一个倍压电容，两个输出电容和两个带有两个绕组的耦合电感，本发明利用耦合电感来拓展变换器的电压增益和降低功率开关管和二极管的电压应力，利用耦合电感的漏感实现开关管的零电流开通和抑制二极管的反向恢复电流，箝位二极管和箝位电容组成的箝位电路有效吸收了主开关管关断时的电压尖峰和实现了能量的无损转移，利用倍压电路进一步提高了变换器的增益，并进一步降低功率开关管及输出二极管的电压应力，电路控制方便，输入电流纹波小，适用于较大功率，高增益和高效率的光伏并网发电变换场合。

Description

光伏逆变器中的均压辅电电路

技术领域

本实用新型涉及一种直流—直流变换器。

背景技术

在太阳能发电系统中，三电平逆变器及其并联技术得到了广泛应用，与传统两电平逆变器相比，三电平逆变器输出电能质量好，所需滤波器体积小，同时开关损耗低，有效降低了系统的成本和体积。如图1所示为T型三电平电路。

而采用模块并联方式的逆变器，一方面改善电网电能质量，另一方面提升系统效率。同时采用智能的模块控制手段，自动跟据工况使模块投入或切出工作状态，动态调节工作的模块数量，使逆变器始终工作在高效率的最佳工作点，延长逆变器的工作时间。尤其时冗余控制，在某一模块发生故障时，自动停止并切出该故障模块，使其对系统影响最小，大幅提升系统的可靠性。

三电平电路的输入分为正负母线，在系统或控制参数不对称时，正负母线电压会不均衡，影响系统的控制和性能。尽管单台逆变器可以通过调制方法解决母线电压不均问题，但会对逆变器并联性能产生影响。因此往往通过引入平衡电路的方法解决母线电压不均压问题(开关管Su、Sd与电感L)。

光伏逆变器的辅助电源一般从光伏侧取电，通过反激变换器形成控制电路所需的低电压。光伏的系统电压为1000V，因此反激变换器的开关管要选用耐压是1500V的开关管，特性差成本高。

发明内容

本实用新型要克服现有技术的上述缺点，提供一种结构简单的均压辅电电路与控制方法，结构简单控制方便，同时实现了母线电容的均压和辅助电源的稳定输出。

本实用新型所述的光伏逆变器中的均压辅电电路中，第一防反二管D1的阳级与第一输入电容C1的第一端相连，变压器第一绕组L1的第一端与第一防反二极管D1的阴极相连，第一绕组L1的第二端与第一开关管S1的漏级相连，第一开关管S1的源极与第一输入电容C1的第二端、第二输入电容C2的第一端、及第二防反二极管D2的阳级相连，变压器第二绕组L2的第一端与第二防反二极管D2的阴极相连，第二绕组L2的第二端与第二开关管S2的漏级相连，第二开关管S2的源极与第二输入电容C2的第二端相连，Vin1为第一输入电容C1的电压，Vin2为第二输入电容C2的电压，Dr1与Dr2分别为第一开关管S1与第二开关管S2的驱动信号。

变压器第三绕组L3的第一端与输出二极管Do的阳极相连，输出二极管Do的阴极与输出电容Co的第一端及负载电阻Ro的第一端相连，输出电容Co的第二端与变压器第三绕组L3的第二端及负载电阻Ro的第二端相连，Vout为输电容Co的电压。

变压器第一绕组L1的第一端与第二绕组L2的第一端及第三绕组L3的第二端为同名端。

所述的均压辅电电路中开关管的控制方法，其特征在于：

当Vin1与Vin2的差值小于阀值VF时，第一开关管与第二开关管共同工作，Dr1与Dr2同时输出。

当Vin1大于Vin2，并且他们的差值大于阀值VF时，第二开关管的驱动信号Dr2占空比减小至0。

当Vin1小于Vin2，并且他们的差值大于阀值VF时，第一开关管的驱动信号Dr1占空比减小至0。

占空比的减小不影响辅助电源输出电压Vout的稳定。

本实用新型仅通过一只具有三个绕组的变压器，组成原边串联结构的反激电路，一方面降低了辅电开关管的电压应力，使采用900V耐压的开关管成为可能，另一方面通过辅助电源的控制实现母线电压的均压。

本实用新型的优点是：电路简单可靠，只通过一组开关电源同时实现辅助电源和母线均压两个功能，节省了成本和体积。

附图说明

图1是现有带均压电路的T型三电平逆变器

图2是本实用新型的电路图；

具体实施方式

参见图2，本实用新型的光伏逆变器中的均压辅电电路与控制方法，包括：

本实用新型所述的光伏逆变器中的均压辅电电路中，第一防反二管D1的阳级与第一输入电容C1的第一端相连，变压器第一绕组L1的第一端与第一防反二极管D1的阴极相连，第一绕组L1的第二端与第一开关管S1的漏级相连，第一开关管S1的源极与第一输入电容C1的第二端、第二输入电容C2的第一端、及第二防反二极管D2的阳级相连，变压器第二绕组L2的第一端与第二防反二极管D2的阴极相连，第二绕组L2的第二端与第二开关管S2的漏级相连，第二开关管S2的源极与第二输入电容C2的第二端相连，Vin1为第一输入电容C1的电压，Vin2为第二输入电容C2的电压，Dr1与Dr2分别为第一开关管S1与第二开关管S2的驱动信号。

变压器第三绕组L3的第一端与输出二极管Do的阳极相连，输出二极管Do的阴极与输出电容Co的第一端及负载电阻Ro的第一端相连，输出电容Co的第二端与变压器第三绕组L3的第二端及负载电阻Ro的第二端相连，Vout为输电容Co的电压。

变压器第一绕组L1的第一端与第二绕组L2的第一端及第三绕组L3的第二端为同名端。

所述的均压辅电电路中开关管的控制方法，其特征在于：

当Vin1与Vin2的差值小于阀值VF时，第一开关管S1与第二开关管S2共同工作，Dr1与Dr2同时输出。

当Vin1大于Vin2，并且他们的差值大于阀值VF时，第二开关管S2的驱动信号Dr2占空比减小至0。

当Vin1小于Vin2，并且他们的差值大于阀值VF时，第一开关管S1的驱动信号Dr1占空比减小至0。

占空比的减小不影响辅助电源输出电压Vout的稳定。

与控制方法相结合本电路有三种工作情况：第一开关管S1和第二开关管S2共同工作情况；第一开关管S1正常工作，第二开关管S2占空比减小至零工作情况；第二开关管S2正常工作，第一开关管S1占空比减小至零工作情况：

在第一开关管S1和第二开关管S2共同工作情况：

当第一输入电容C1的电压Vin1与第二输入电容C2的电压Vin2相差的阀值小于VF时，此时可以认为母线电压处于均衡状态，无需通过均压辅助电源调整母线电压，第一开关管S1和第二开关管S2都输出同样的占空比D，在第一开关管S1和第二开关管S2导通时，向反激变压器充电，在第一开关管S1和第二开关管S2关断时，反激变压器通过输出二极管Do向输出电容Co放电。由于第一绕组L1与第二绕组L2的匝数都为n1，因此由第一电容C1和第二电容C2放出的能量相同。可以通过占空比来调节辅助电源的输出电压。

第一开关管S1正常工作，第二开关管S2占空比减小至零工作情况：

当第一输入电容C1的电压Vin1大于第二输入电容C2的电压Vin2，并且相差的阀值大于VF时，此时母线电容处于非均衡状态，因此仅由第一输入电容C1提供辅助电源所需的能量，第二输入电容C2不提供辅电能量，从而实现均压的调节。当Vin1与Vin2变得相等时，第二开关管S2的占空比又开始输出，回到两个开关管共同工作情况。

第二开关管S2正常工作，第一开关管S1占空比减小至零工作情况：

当第一输入电容C1的电压Vin1小于第二输入电容C2的电压Vin2，并且相差的阀值大于VF时，此时母线电容处于非均衡状态，因此仅由第二输入电容C2提供辅助电源所需的能量，第一输入电容C1不提供辅电能量，从而实现均压的调节。当Vin1与Vin2变得相等时，第一开关管S1的占空比又开始输出，回到两个开关管共同工作情况。

除此控制方法外，还可以让两开关管交替工作，前一开关周期第一开关管S1输出，后一开关周期第二开关管S2输出，在此模式下分别调节两路输出的占空比，在保证辅电输出电压Vout稳定的情况下实现母线电压均压。

Claims (1)

1.一种光伏逆变器中的均压辅电电路，其特征在于：所述的均压辅电电路中，第一防反二管D1的阳级与第一输入电容C1的第一端相连，变压器第一绕组L1的第一端与第一防反二极管D1的阴极相连，第一绕组L1的第二端与第一开关管S1的漏级相连，第一开关管S1的源极与第一输入电容C1的第二端、第二输入电容C2的第一端、及第二防反二极管D2的阳级相连，变压器第二绕组L2的第一端与第二防反二极管D2的阴极相连，第二绕组L2的第二端与第二开关管S2的漏级相连，第二开关管S2的源极与第二输入电容C2的第二端相连，Vin1为第一输入电容C1的电压，Vin2为第二输入电容C2的电压，Dr1与Dr2分别为第一开关管S1与第二开关管S2的驱动信号；

变压器第三绕组L3的第一端与输出二极管Do的阳极相连，输出二极管Do的阴极与输出电容Co的第一端及负载电阻Ro的第一端相连，输出电容Co的第二端与变压器第三绕组L3的第二端及负载电阻Ro的第二端相连，Vout为输电容Co的电压；

变压器第一绕组L1的第一端与第二绕组L2的第一端及第三绕组L3的第二端为同名端。