[发明专利]一种三端口光伏储能型LLC谐振变换器及轻载控制策略

说明书

本发明公开了一种三端口光伏储能型LLC谐振变换器及轻载控制策略，在传统三端口光伏储能型LLC谐振变换器拓扑上，原边增加了一对反接开关管Q₅、Q₆，副边增加了一个变模态开关管Q₇。在轻载工况下，将间歇模式的控制策略应用于开关管Q₇，控制其通断实现模态切换。通过上述方式，本发明提供的拓扑对比传统三端口光伏储能型LLC谐振变换器，能够于光照充足的条件下在满足负载需求的同时，将多余的能量储存在蓄电池中，提高了光伏利用率，同时轻载控制策略的应用解决了传统拓扑在轻载工况下频率过高的问题，减少了因开关频率过高引发的开关损耗。

技术领域

本发明涉及光伏发电、蓄电池储能中的电力电子变换器技术领域，特别是涉及一种三端口LLC谐振变换器。

背景技术

国家节能减排政策促进了新能源技术的飞速发展，光伏发电作为一种清洁能源，应用越来越广泛。然而光伏电源发出的电能受到温度和光照强度的影响波动较大，需要与储能系统搭配使用以保证其输出的稳定性。LLC谐振变换器因为其功率密度高、效率高而广泛应用于DC/DC变换器之中，采用三端口光伏储能型LLC谐振变换器可以将光伏电源、蓄电池、负载集成于一个电路之中同时还具有高效率、高功率密度等特点。

近年来，国内外开始关注变换器在轻载工况下的损耗问题。LLC谐振变换器在轻载时会出现电压增益失真、开关频率过高等问题，常用的解决办法是采用Burst控制。Burst控制又称为间歇控制，其基本原理为通过间歇式控制开关管的导通与关断从而实现将输出电压动态稳定在一个固定的范围内。然而Burst控制通常应用于输入端开关管，而这会导致三端口光伏储能型LLC谐振变换器中光伏电源的最大功率跟踪无法实现。

发明内容

本发明提供一种三端口光伏储能型LLC谐振变换器及轻载控制策略，以实现稳定轻载工况下开关管的开关频率、提高轻载效率、提高光伏电源利用率的目的。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

所述三端口光伏储能型LLC谐振变换器具体为：蓄电池连接开关管Q₁、Q₂构成的半桥结构，经由谐振电感L_r连接一对反接开关管Q₅、Q₆，开关管Q₅、Q₆与谐振电容C_r并联；光伏电源连接开关管Q₃、Q₄构成的半桥结构，经由励磁电感L_m连接谐振电容C_r；变压器副边经过二极管D₁、D₂、D₃、D₄构成的整流桥，连接一个模态切换开关管Q₇，经过滤波电容C_o连接负载。

所述开关管由所述控制器按照以下控制策略工作：

所述三端口光伏储能型LLC谐振变换器运行在轻载工况下时，所述控制器输出脉冲控制开关管Q₁、Q₂以固定频率交替导通，其占空比由光伏电源最大功率跟踪控制决定。所述控制器输出脉冲控制开关管Q₃导通、Q₄关断、反接开关管Q₅、Q₆导通，以此实现光伏电源通过谐振回路持续向蓄电池进行直流充电。

所述开关管Q₁、Q₂的固定导通频率根据电路参数确定。