[实用新型]适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能光伏发电领域，具体是一种基于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器。

背景技术

太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。对直流电压较高的负载供电，蓄电池电压一般较低，满足不了其供电需求。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。

在能量转换过程中，为了能够实现最大功率跟踪，全桥逆变器输出的端电压会在较大范围内变化，而全桥变换器输出电压被钳位，则要求全桥变换器的输入电压变化范围很宽，往往超过两倍的变化范围。针对此，国内外都进行了相应的研究：采用适于高压与大功率场合的全桥变换器，但由于变压器漏感和整流二极管结电容的存在，变换器整流二极管在截止的初始阶段将会承受很高的振荡过电压，对整流二极管的耐压等级提出了很高的要求，导致更大的器件损耗和EMI问题，包括变压器、开关管和整流二极管。

削弱整流二极管电压应力成为该装置的难点问题。传统方法采用电容、电阻与二极管构成RCD钳位电路，但电阻损耗大，降低了系统的效率；采用钳位电路能够抑制振荡电压，却降低了系统可靠性。

本实用新型提出了一种适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器。通过Boost升压电路、全桥逆变器将光伏阵列的能量输送至全桥变换器，无损钳位全桥变换器由串联结构的全桥变换器和无损钳位电路构成，无损钳位电路由三个钳位二极管和两个高频滤波电容构成。通过优化二次侧绕组的匝比，使得占空比的工作范围更宽，最低占空比达到0.382，全桥变换器可以工作在输入电压变化范围大于2倍输出电压的场合，同时电路拓扑使整流二极管电压应力保持在输出电压以下。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供了一种适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器，无损钳位全桥变换器由串联结构的全桥变换器和无损钳位电路构成，无损钳位电路由三个钳位二极管和两个高频滤波电容构成。通过优化二次侧绕组的匝比，使得占空比的工作范围更宽，变换器可以工作在输入电压变化范围大于2倍输出电压的场合，整流二极管电压应力保持在输出电压以下。

本实用新型的技术方案是：变换器装置包括光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能电容、全桥逆变器、无损钳位三绕组全桥变换器。其中光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能电容、全桥逆变器、无损钳位三绕组全桥变换器依次相连，给本地直流负载供电，无损钳位三绕组全桥变换器由三组二次侧采用串联结构的全桥变换器和无损钳位电路构成，无损钳位电路由三个钳位二极管和两个高频滤波电容构成。

优化设计全桥变换器二次侧三个绕组的匝比，可以拓宽全桥逆变器的占空比工作范围。

全桥变换器中的整流二极管电压应力保持在输出电压以下。

全桥逆变器的最低占空比达到0.382。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：优化设计变换器二次侧三个绕组的匝比，拓宽变换器的占空比工作范围，具有宽电压输入、高电压输出性能；钳位电路无开关管，系统可靠性高；采用无损钳位电路，系统损耗小，系统效率高；整流二极管的电压应力小。

附图说明

图1是适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器拓扑结构图。

其中：u_g-电网电压；C₀-光伏侧储能电容；L₀-Boost升压电感；C₁、C₂-直流侧分压储能电容；S₀-Boost升压电路开关管；S₁-S₄-单相全桥逆变器开关管；i_pv-光伏侧直流电流；L_s1-L_s2-折算到变压器二次漏感；V_inv-全桥逆变器输出电压；D₁-D₁₂-全桥变换器整流二极管；C_D1-C_D12-全桥变换器整流二极管的等效结电容；L_b1-L_b3-输出滤波电感的电感值；C_b1-C_b3-输出滤波电容的电容值；V₁-V₃-整流电路输出电压；V_o-全桥变换器输出电压。

具体实施方式