[发明专利]一种移相全桥软开关的太阳能光伏变换器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏电池领域，尤其涉及的是，一种移相全桥软开关的太阳能光伏变换器。

背景技术

太阳能作为一种无污染、可再生的新能源有着非常广阔的发展前景，在国内外得到了广泛应用。太阳能光伏发电是利用太阳能电池的光生伏特效应将太阳能直接转换为电能并加以合理利用的发电方式，光伏电池的光生伏特效应如图1所示，在光照作用下，光伏电池的两极间有电动势产生，接上负载（如灯泡），在回路中就有电流流过。

但是，在实际应用中，特别是在功率较大的应用场合，光伏电池直接接负载并不可行，因为一般情况下，负载与电池（电源）不匹配，光伏电池无法将其最大的发电效能发挥出来，因此，光伏电池与负载之间通常要加一级电路，在实现DC/DC变换的同时实现最大功率跟踪（MPPT）。目前光伏DC/DC变换器有多种结构，包括Buck电路、Boost电路、Cuk电路、全桥电路等。

在此之前相近似的实现方案的申请专利有：

1）申请号为“200610061264”，名称为“一种移相全桥电路的控制方法及其控制电路”，该发明专利主要进行负载判定，判定电路比较反映移相全桥电路负载轻重的信号和给定的基准信号；若负载为轻载，则减少移相全桥电路中开关管在单位时间内的开关次数；该专利主要解决的是判定轻载并改变其控制方式以达到减小轻载时的损耗问题，并没有涉及全桥移相电路如何在光伏发电中如何应用。

2）申请号为“200510100148”，名称为“变换器中移相全桥与PWM全桥的切换控制方法及控制电路”，该发明是主要解决的是移相全桥变换器中移相全桥与ＰＷＭ全桥的切换控制方法，通过采集反映变换器负载轻重的特定信号，将该特定信号与预设值进行比较，根据特定信号值与预设值的大小，控制变换器工作在移相全桥状态或ＰＷＭ全桥状态。该专利的目的是克服移相全桥电路在轻载或接近空载时开关损耗大的问题，并没有涉及全桥移相电路如何在光伏发电中如何应用。

3）申请号为“200810093772”，名称为“一种三相四线的光伏并网发电系统”，该发明提出的是一种三相四线的光伏并网发电系统，包括：DC-DC升压电路、并网逆变电路和控制电路；DC-DC升压电路的输入端与太阳能电池板相连，输出端与并网逆变电路相连，用于将较低的太阳能电池板输出电压转变为较高的可供逆变的直流电压，同时实现太阳能电池板的最大功率输出；并网逆变电路与电网相连，将DC-DC升压电路输出的直流电压转换为与三相电网电压同频同相的交流电压，为三相负载或者三路单相负载分别供电；控制电路与DC-DC升压电路和并网逆变电路分别相连，分别为DC-DC升压电路和并网逆变电路提供PWM控制信号；该发明提到采用全桥电路作为光伏发电系统中的DC/DC变换器，但其控制方式采用微处理器实现，全桥电路并没有采用移相全桥软开关控制方式，H桥的开关管工作于硬开关状态，变换器本身损耗大，效率低。并且该发明没有涉及其光伏最大功率跟踪控制的具体实现方案。

4）申请号为“200810122678”，名称为“太阳能光伏并网逆变器”，该发明中光伏DC/DC变换器采用的是两个Boost升压电路并联结构，系统功率等级不高，开关管没有实现软开关，功率损失较大。

5）申请号为“200810052443”，名称为“基于CVT法的太阳能最大效率跟踪电路”，该发明专利采用的是CVT控制方法，它是首先假定温度不变的情况下，根据辐射强度变化时光伏电池的最大功率点电压基本恒定的原理，通过控制电路强制光伏电池的输出电压始终保持在事先给定的电压上从而输出一定的功率；该控制方法具有实现方式简单、稳定可靠等优点，光伏电池在工作过程中，从早到晚、一年四季的温度变化范围很大。但是该方法是在假定光伏电池温度恒定前提下的一种方法，因此该方法没有考虑温度对光伏发电的严重影响，或者说在工程应用中这种方法存在很大缺点，其发电效率比扰动观察法等其他方法低。

6）申请号为“200810033999”，名称为“适应天气状况的变电压光伏系统最大功率跟踪控制方法”，该发明中光伏DC/DC变换电路采用的是Sepic斩波电路。最大功率跟踪采用的是改进型恒定电压跟踪控制方法，通过采集光伏电池输出的电压、电流和光伏电池板的温度三项数据，按照预定的算法进行计算，从而确定最佳工作点电压，并进行温度和照度补偿。该方法考虑到温度和照度对光伏输出功率的影响，但是，由于光伏电池复杂的特性，仅仅根据某时刻的电压、电流和光伏电池板的温度来计算其开路电压和照度值，以及由此进一步得到最佳工作电压是极不精确的，而且实现起来较为复杂，成本较高。