[发明专利]升压变换电路与太阳能逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电气领域，具体地，涉及一种用于太阳能发电的升压变换电路和太阳能逆变器。

背景技术

在近几年中，以风能和太阳能为主的可再生能源发电系统在世界范围得到越来越多的应用。对于太阳能并网发电系统来说，除了目前占主流的集中式大功率太阳能电站外，分布式太阳能并网发电系统由于其能优化太阳能电池板的工作状态，在多数情况下可以提高系统的年发电量，目前日益得到重视并成为一个研究热点。其中，基于太阳能微逆变器的分布式发电系统尤为引人注目并在美国得到广泛使用。太阳能微逆变器的核心是高效率升压电路，逆变电路及其控制技术。升压电路主要包括反激变换器及其衍生电路。有源箝位反激电路由于可以实现变压器原边开关管的零电压开通和副边二极管的零电流关断，在很多中小功率变换场合得到广泛应用。但是，当该电路用于太阳能微逆变器时，它的主要问题是变压器副边的整流二极管与变压器原边的漏感（或者谐振电感）之间的振荡会使副边二极管在关断时承受较高的振荡电压并被高压击穿损坏。造成振荡的原因主要是副边使用的是高压二极管，其结电容较大。在高升压场合，该电容折算到原边的电容值足够大并与原边电路的谐振电感产生高频振荡。对于副边使用碳化硅SiC二极管的场合，由于SiC二极管的结电容相比普通硅二极管更大，最终上述高频振荡更为严重。 

 传统的低端和高端箝位反激变换器如图1、图2所示。图中功率开关管Q1和Q2可以是场效应管MOSFET，也可以是IGBT（绝缘栅双极型晶体管），或者其他适合作为高频功率开关的半导体器件。Q1和Q2互补开通和关断：当Q1为开通时，Q2关断；反之亦然。为实现Q1的零电压开通，Lr一般为外加谐振电感。以高端箝位反激电路为例，副边二极管D1在关断后的结电容为                                                。该电容通过变压器耦合到变压器原边并与Lr产生远高于开关频率的谐振。如3和图4分别给出了不考虑和考虑二极管时的仿真波形。可以看出，在不考虑的情况下，原副边电流电压波形很干净，没有振荡发生。当考虑的影响时，图4显示变压器原边节点B电压和副边二极管端电压都出现了高频振荡。同时，原边电流出现了高频纹波。节点B的高频电压振荡会增加变压器和谐振电感的磁芯损耗；二极管端电压的振荡可能产生高电压，导致二极管过压击穿。所以，实际应用中应当采取措施抑制这种高频振荡。

常用的抑制振荡的方法为在二极管D1两端加入RC吸收电路，如图5所示。和组成的吸收电路并联在D1两端。通过合理的取值，加入的RC吸收电路可以令高频振荡得到衰减。图6给出了加入RC吸收电路后反激逆变器的仿真波形。但是，这种方法的缺点是吸收电路会带来额外的损耗。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种升压变换电路，以实现在在不增加损耗的情况下抑制原边电路产生的高频振荡的优点，同时提出了一种使用该升压变换电路的逆变器，以消除直流电转化为交流电中的高频振荡对电压的影响，同时为了得到更好的输出波形，还提供了一种逆变器的控制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种升压变换电路，包括箝位电路、变压器和输出电路，该箝位电路连接在变压器的原边，输出电路连接在变压器的副边上，在变压器的原边B节点上连接两个二极管和二极管，所述二极管的阴极连接在B节点上，其阳极连接在箝位电路的电容上，所述二极管的阳极连接在B节点上，其阴极连接在箝位电路的电容上。

其中，二极管和二极管可以用可控开关替换。

根据本发明的优选实施例，所述箝位电路可分为高端箝位电路和低端箝位电路。

根据本发明的优选实施例，所述高端箝位电路还包括电感、具有励磁电感为的变压器Tx1、功率开关管功率开关管、功率开关管、二极管和二极管，所述电感、功率开关管和电容串联在上述变压器Tx1的原边的励磁电感为上，所述电容和功率开关管串联后并联在电感和变压器Tx1原边的两端，所述二极管和二极管可以是额外添加的与功率开关管和功率开关管并联的二极管，也可以是功率开关管自身的寄生二极管。

根据本发明的优选实施例，所述低端箝位电路还包括电感、具有励磁电感为变压器Tx1、功率开关管、功率开关管、二极管和二极管，所述电感、功率开关管和电容串联在上述变压器Tx1的原边的励磁电感为上，所述电容和功率开关管并联在功率开关管的两端，所述二极管和二极管可以是额外添加的与功率开关管和功率开关管并联的二极管，也可以是功率开关管自身的寄生二极管。