[发明专利]用于光伏并网微逆变器的新型高电压增益混合直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及高电压增益混合直流变换器，具体来说，是由具有倍压功能的新型Boost电路（电路A）和反激式变换器（电路B）共同构成。

背景技术

受光伏模块输出电压限制，目前并网的光伏发电系统多采用模块串联供电，但是不同模块间的特性差异会降低光伏器件的发电效果，而局部阴影更会加剧这一问题。微逆变器能够实现单一光伏模块并网发电，是解决该问题的有效手段。其中高电压增益直流变换器将较低的模块输出电压提升至350V-400V从而实现逆变器并网发电，是微逆变器的核心部件。

目前，国内外学者提出了多种高电压增益变换器解决思路。传统非隔离变换器升压能力有限，虽然可通过增加耦合电感提高变换器的电压增益，但随之而来的漏感会造成较高的开关管关断电压。不仅如此，此类电路输入电流纹波较大，降低了光伏系统最大功率点跟踪控制效果，系统功率密度难以提高。交错并联或者有源钳位电路虽可缓解上述问题，但是系统结构的复杂性和控制难度限制了它的应用。反激式变换器与Boost电路有机结合，可有效利用变压器漏感能量，提高系统效率，但反激式变换器输出二极管反向阻断电压较高的问题依然存在。因此，研究能满足光伏模块并网工作要求的高电压增益、高效率、工作可靠的直流变换器成为微逆变器发展急需解决的问题。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的目的在于提供一种新型的高电压增益混合直流变换器，它由倍压Boost电路和反激式变换器结合而成，通过共用部分器件简化电路结构，通过串联上述电路输出端向负载供电提高系统电压增益，并且由于倍压Boost电路输出电压的显著提升，减轻了反激式变换器工作压力，继而降低了反激式变换器输出端二极管的反向阻断电压。

本发明采用如下技术方案：

用于光伏微逆变器的新型高电压增益混合直流变换器，包括反激式电路、Boost电路及其倍压电路，反激式电路包括变压器HT一次侧的功率开关管MOS、输入电容C_in、反激式变换器的励磁电感L_m和漏感L_K，以及变压器HT二次侧的二极管D₄、电容C_O2；Boost电路包括二极管D₁、电容C_r1以及上述变压器HT一次侧的器件；Boost倍压电路包括电容C_r2、电感L、二极管D₂和二极管D₃，其特征在于，电源的正端连接输入电容C_in正端和励磁电感L_m，电源的负端分别连接输入电容C_in负端、功率开关管MOS的源极、电容C_r1的负端和电容C_O1的负端；所述漏感L_K正端接励磁电感L_m负端，所述漏感L_K负端分别接电容C_r2负端、二极管D₁负端和功率开关管MOS漏极；所述电感L的一端接电容C_r2正端，另一端接二极管D₂负端和二极管D₃正端；所述二极管D₄的正端接在变压器HT的负端，二极管D₄的负端接在电容C_O2的正端，电容C_O2的负端分别连接变压器HT的正端和电容C_O1的正端。

本发明电路所具有的高电压增益、高效率十分适合用于小功率新能源发电系统，其具体优点如下：

1）反激式变换器原边侧的励磁电感、输入电容及开关器件MOS同时为倍压Boost电路的输入端，电路结构简单；输出端由上述电路串联供电，有效提高了电压的增益；充分利用了反激式变换器的漏感，提高了电路转换效率。

2）倍压Boost电路输出电压的显著增加可有效降低反激式变换器中变压器的匝比，从而减轻输出二极管的反向阻断电压应力。

3）倍压Boost电路中电容对MOS器件的关断电压有效钳位，降低了器件的耐压等级。

附图说明

图1是本发明的混合型高增益直流变换器电路图。

图2-图6是本发明所提出混合变换器一个开关周期内的五个工作阶段。

图7是一个开关周期内主要工作波形。

图8是不同电路电压增益比较。

具体实施方式