[实用新型]一种基于三阶负载谐振技术的光伏升压变换器

说明书

技术领域

本实用新型属于电力电子逆变器输出和高频变换技术领域，涉及一种基于三阶负载谐振技术的光伏升压变换器。

背景技术

光伏电池阵列的输出电压较低，例如12V或24V等，根据电网电压规格，现有用电设备一般需要有效值为110V、220V交流方波电压或幅值大于220V的交流正弦波电压，一般需要通过高增益、高效率DC-DC变换器升压后，才能满足现有用电设备的供电要求。近年来，光伏发电系统对整机的体积、重量和效率的要求越来越高，高频化虽然在装置小型化方面起了重要作用，但由于传统光伏装置总是要用到高变比的变压器，在高频下，常规的变压器匹配对变压器的要求较高、成本昂贵。在设计匹配变压器时，主要受到铁心的限制。在大功率、高频时普通低成本变压器铁心(硅钢片等)效率低、体积大、噪音大。在高频、小功率电源得到很好使用的铁氧体类铁心的体积在生产中又受到限制，不适于在大功率场合应用。现在虽有非常适合设计高频大功率电源变压器的非晶铁心材料得到应用，但这种铁心生产工艺复杂，成本很高。另外，设计和制造高变比的大功率高频变压器也存在技术和工艺上的困难。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于三阶负载谐振技术的光伏升压变换器，解决了对光伏电池组输出电压的升压的现有高频大功率电源变压器生产工艺复杂造成成本高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种基于三阶负载谐振技术的光伏升压变换器，包括依次连接的光伏阵列电池板、全桥逆变电路、基于负载谐振的负载匹配电路、变频电路、滤波电路和负载，其中全桥逆变电路、变频电路和负载还分别于DSP微处理器连接，

其中全桥逆变电路用于电源的高频环节，并通过移相控制调节输出电压和输出功率，同时实现变换器的软开关；基于负载谐振的负载匹配电路是通过对电路拓扑的选择以及合理的负载匹配参数，形成高电压增益的输出特性；变频电路用于高频与低频的转换环节，将高频电压转换成工频电压，DSP微处理器用于实现最大功率点跟踪的算法实现和负载谐振电路的频率匹配。

本实用新型的特点还在于，

其中基于负载谐振的负载匹配电路与变频电路之间还链接有高频变压器，高频变压器用于电气隔离。

本实用新型的有益效果是，利用具有三个储能元件构成的谐振槽路，通过对谐振元件的设计使谐振槽路对输入电压进行变换。在不需变压器的情况下，对逆变器的输出进行电压和电流的变换，以实现对于光伏电池组输出电压的升压作用。

附图说明

图1是本实用新型一种基于三阶负载谐振技术的光伏升压变换器的结构示意图；

图2是利用matlab绘制出的谐振槽路固有参数的关系曲线；

图3是仿真实验拓扑变换前和变换后逆变器输出电压电流波形图。

图中，1.光伏阵列电池板，2.全桥逆变电路，3.基于负载谐振的负载匹配电路，4.高频变压器，5.变频电路，6.滤波电路，7.负载，8.DSP微处理器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种基于三阶负载谐振技术的光伏升压变换器，如图1所示，包括依次连接的光伏阵列电池板1、全桥逆变电路2、基于负载谐振的负载匹配电路3、变频电路5、滤波电路6和负载7，全桥逆变电路2、变频电路5和负载7还分别于DSP微处理器8连接。在光伏逆变器电源中，在不需要变压器隔离或者难以制造高变比、高频大功率变压器时实现对光伏输出的升压作用。

高频变压器4有电气隔离的作用，因为基于负载谐振的负载匹配电路3可以代替变压器，在不考虑隔离的情况下，可以省去高频变压器4。在需要高频变压器4隔离情况下，也可以降低高频变压器4的变比，或者变比为1，简化设计制造问题。

其中光伏阵列电池板1中，单块光伏电池板的电压为12V，将数块光伏板连结在一起就形成了光伏阵列，小型单相光伏发电系统中，太阳能电池板电压一般采取40---60V。因此，光伏电池板需要进行DC-DC环节升压至350V以上以确保并网或着独立发电的成功。

全桥逆变电路2是作为电源的高频环节，并通过移相控制调节输出电压和输出功率，同时实现变换器的软开关。

基于负载谐振的负载匹配电路3是基于负载谐振技术的电压电流特性转换电路，通过对电路拓扑的选择以及合理的负载匹配参数，形成高电压增益的输出特性。如图2所示，图2a为该拓扑随频率的变化趋势，b为该拓扑随谐振槽路参数的变化趋势。

变频电路5作为高频-低频的转换环节，将高频电压转换成工频电压，供用户使用。