一種光伏超低壓升壓電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種光伏超低壓升壓電路，包括低壓側(cè)直流電源、儲(chǔ)能電感器、三極開(kāi)關(guān)管、續(xù)流二極管、PWM波發(fā)生器和高壓側(cè)接收電路；所述儲(chǔ)能電感器一端連接低壓側(cè)直流電源的正極，儲(chǔ)能電感器另一端連接續(xù)流二極管的正極，續(xù)流二極管的負(fù)極和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極連接到高壓側(cè)接收電路，所述三極開(kāi)關(guān)管跨接在儲(chǔ)能電感器另一端和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極之間，PWM波發(fā)生器的PWM脈沖輸出連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管跨接在續(xù)流二極管兩端，一個(gè)與所述PWM脈沖輸出頻率相同極性相反的脈沖波電路連接場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的控制端，使場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管與三極開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通。本實(shí)用新型除去了通常Boost電路的續(xù)流二極管在電路放電時(shí)管壓降的損耗，提高了電路效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光伏超低壓升壓電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏超低壓升壓電路，特別是一種針對(duì)Boost升壓電路的光伏發(fā)電用超低壓升壓電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力電子領(lǐng)域，主要是低壓升壓，主要的困難在于低壓大功率輸入損耗較大。以在光伏發(fā)電領(lǐng)域應(yīng)用為例，低入口電壓光伏發(fā)電是為了解決光伏遮擋和單塊硅單元工作不良造成效率大比例下降問(wèn)題所提出的光伏發(fā)電新模式，其是將基本硅單元串聯(lián)數(shù)減少以削弱部分硅單元被干擾后對(duì)于整體工作性能的大幅影響，但是在低入口電壓下就會(huì)造成發(fā)電電路損耗加劇，對(duì)于兩者的矛盾目前業(yè)界多采用折中的方式，以不是太低的發(fā)電入口電壓換取在遮擋和單塊硅單元工作不良情況下同發(fā)電效率在整體發(fā)電量上的提升。
[0003]目前，光伏發(fā)電通常所使用的Boost升壓電路相比于其他電力電子電路其具有效率高易調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，但是由于電路使用了續(xù)流二極管造成了其存在不可避免的傳輸損耗，這點(diǎn)也就限制了光伏發(fā)電在更加深度的低入口電壓的運(yùn)行，也就造成了目前的光伏發(fā)電在天氣多變的情況下因無(wú)法更好的應(yīng)對(duì)遮擋以及部分硅單元老化等問(wèn)題對(duì)于發(fā)電能力的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種光伏超低壓升壓電路，是一種針對(duì)Boost升壓電路的光伏發(fā)電用超低壓升壓電路。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是:一種光伏超低壓升壓電路，包括低壓側(cè)直流電源、儲(chǔ)能電感器、三極開(kāi)關(guān)管、續(xù)流二極管、PWM波發(fā)生器和高壓側(cè)接收電路；所述儲(chǔ)能電感器一端連接低壓側(cè)直流電源的正極，儲(chǔ)能電感器另一端連接續(xù)流二極管的正極，續(xù)流二極管的負(fù)極和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極連接到高壓側(cè)接收電路，所述三極開(kāi)關(guān)管跨接在儲(chǔ)能電感器另一端和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極之間，PWM波發(fā)生器的PWM脈沖輸出連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極，其中，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管跨接在續(xù)流二極管兩端，一個(gè)與所述PWM脈沖輸出頻率相同極性相反的脈沖波電路連接場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的控制端，使場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管與三極開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通。
[0006]方案進(jìn)一步是:所述場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管是GT0、GTR、M0SFET、IGBT控制開(kāi)關(guān)電路的場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管。
[0007]方案進(jìn)一步是:所述低壓側(cè)直流電源是光伏電池電源輸出。
[0008]方案進(jìn)一步是:所述PWM波發(fā)生器是由單片機(jī)的PWM信號(hào)輸出連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路組成，驅(qū)動(dòng)電路生成一個(gè)PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極輸入，PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)還連接一個(gè)反相器，反相器的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的控制端輸入。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010](I)除去了通常Boost電路的續(xù)流二極管在電路放電時(shí)管壓降的損耗，提高了電路效率。
[0011](2)在光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別在以基本硅單元約0.5V輸入十倍升壓為例，將能提高9%左右的效率，實(shí)現(xiàn)更深度的低入口電壓發(fā)電達(dá)到超低壓發(fā)電水平使得光伏發(fā)電在部分硅單元老化及遮擋等問(wèn)題上有更好的應(yīng)對(duì)能力，提高光伏發(fā)電總量。
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作一詳細(xì)描述。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型帶有驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]一種光伏超低壓升壓電路，實(shí)施例展示的是一種替換傳統(tǒng)Boost升壓電路采用更好的可控整流技術(shù)以降低原有續(xù)流二極管在電路放電工作狀態(tài)時(shí)不可避免的損耗問(wèn)題，拓寬Boost電路的高效升壓區(qū)間，增強(qiáng)Boost電路的應(yīng)用能力。參見(jiàn)圖1和圖2，所述升壓電路包括低壓側(cè)直流電源1、儲(chǔ)能電感器L、三極開(kāi)關(guān)管2、續(xù)流二極管D、PWM波發(fā)生器3和高壓側(cè)接收電路4 ;當(dāng)然電路中還包括了必不可少如圖所示的電容Cl和C2，作為典型的Boost升壓電路:所述儲(chǔ)能電感器一端連接低壓側(cè)直流電源的正極，儲(chǔ)能電感器另一端連接續(xù)流二極管的正極，續(xù)流二極管的負(fù)極和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極連接到高壓側(cè)接收電路，所述三極開(kāi)關(guān)管跨接在儲(chǔ)能電感器另一端和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極之間，PWM波發(fā)生器的PWM脈沖輸出連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極。其中，與傳統(tǒng)Boost升壓電路不同的是一個(gè)全控開(kāi)關(guān)管5跨接在續(xù)流二極管兩端，一個(gè)與所述PWM脈沖輸出頻率相同極性相反的脈沖波電路6連接全控開(kāi)關(guān)管的控制端，使全控開(kāi)關(guān)管與三極開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通。圖1的工作原理是:現(xiàn)將三極開(kāi)關(guān)管2導(dǎo)通，電壓電源向電感L儲(chǔ)能，然后將三極開(kāi)關(guān)管2關(guān)斷，將原有的續(xù)流二極管并聯(lián)一開(kāi)關(guān)管成為可控整流開(kāi)關(guān)，電感L處于放電狀態(tài)電能由低壓電源端傳輸至高壓側(cè)時(shí)電流通過(guò)可控整流開(kāi)關(guān)，此時(shí)將可控整流開(kāi)關(guān)5置于導(dǎo)通狀態(tài)，這樣當(dāng)電流流過(guò)就不會(huì)產(chǎn)生或僅少量產(chǎn)生電壓降落，基本消除續(xù)流二極管損耗，達(dá)到提高電路效率的作用。本實(shí)施例利用了開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通時(shí)低電阻值電壓降極小的特點(diǎn)，加上同步的控制電路形成的可控整流開(kāi)關(guān)替換掉單獨(dú)的續(xù)流二極管設(shè)置，以基本除去續(xù)流二極管的損耗。拓寬Boost電路的高效升壓區(qū)間，增強(qiáng)Boost電路的應(yīng)用能力。
[0016]實(shí)施例中，所述全控開(kāi)關(guān)管是GTO、GTR、MOSFET、IGBT、等控制開(kāi)關(guān)電路中的一種場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管，上述控制開(kāi)關(guān)電路都是市場(chǎng)上可采購(gòu)到的、廣泛應(yīng)用于變頻控制電路的集成一體化功率開(kāi)關(guān)電路，都具有非常低的開(kāi)關(guān)壓降。
[0017]做為本實(shí)施例應(yīng)用的一個(gè)典型實(shí)例:所述低壓側(cè)直流電源是光伏電池電源輸出。
[0018]作為一個(gè)應(yīng)用實(shí)例:參見(jiàn)圖2，所述三極開(kāi)關(guān)管和所述全控開(kāi)關(guān)管為同一型號(hào)的CMOS場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管，所述PWM波發(fā)生器是由單片機(jī)的PWM信號(hào)輸出連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路組成，驅(qū)動(dòng)電路生成一個(gè)PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極輸入，PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)還連接一個(gè)反相器(由Q和電阻R3組成)，反相器的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的控制極輸入。
[0019]圖2為應(yīng)用于光伏升壓的高效率可控整流型超低壓Boost升壓電路的參考電路，圖中J為一單片機(jī)加驅(qū)動(dòng)電路，R2為驅(qū)動(dòng)電阻，單片機(jī)的PWM 口輸出PWM波。L1、5、D、D1、Rl配合作為可控整流開(kāi)關(guān)，基本工作原理如下:正常運(yùn)行時(shí)外部提供給2和Q的PWM波相同。假若首先PWM波進(jìn)入高電平，則電路進(jìn)入充電狀態(tài)，當(dāng)PWM運(yùn)行至低電平時(shí)2、Q關(guān)斷，電路由充電狀態(tài)變?yōu)榉烹姞顟B(tài)LI產(chǎn)生一沖擊電壓二極管D導(dǎo)通并由Dl保持該高電位使得5導(dǎo)通，此時(shí)電路進(jìn)行正常的放電狀態(tài)向負(fù)載側(cè)輸出能量，在電路充電狀態(tài)時(shí)Q導(dǎo)通將2門(mén)極電位拉低MOS管關(guān)斷限制電能回流。由于此處的MOS導(dǎo)通時(shí)壓降遠(yuǎn)低于二極管達(dá)到降低損耗提高效率的作用。在光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別在以基本硅單元約0.5V輸入十倍升壓為例，將能提高9%左右的效率，實(shí)現(xiàn)更深度的低入口電壓發(fā)電達(dá)到超低壓發(fā)電水平使得光伏發(fā)電在部分硅單元老化及遮擋等問(wèn)題上有更好的應(yīng)對(duì)能力，提高光伏發(fā)電總量。
[0020]其中的PWM波由單片機(jī)控制+驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)提供，此圖僅為實(shí)現(xiàn)可控整流的一種可以參照的具體方法，但該類(lèi)設(shè)計(jì)并不僅限于此種方法。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏超低壓升壓電路，包括低壓側(cè)直流電源、儲(chǔ)能電感器、三極開(kāi)關(guān)管、續(xù)流二極管、PWM波發(fā)生器和高壓側(cè)接收電路；所述儲(chǔ)能電感器一端連接低壓側(cè)直流電源的正極，儲(chǔ)能電感器另一端連接續(xù)流二極管的正極，續(xù)流二極管的負(fù)極和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極連接到高壓側(cè)接收電路，所述三極開(kāi)關(guān)管跨接在儲(chǔ)能電感器另一端和低壓側(cè)直流電源的負(fù)極之間，PWM波發(fā)生器的PWM脈沖輸出連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極，其特征在于，一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管跨接在續(xù)流二極管兩端，一個(gè)與所述PWM脈沖輸出頻率相同極性相反的脈沖波電路連接場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的控制端，使場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管與三極開(kāi)關(guān)管交替導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏超低壓升壓電路，其特征在于，所述場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管是GTO、GTR、MOSFET、IGBT控制開(kāi)關(guān)電路中的場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏超低壓升壓電路，其特征在于，所述低壓側(cè)直流電源是光伏電池電源輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光伏超低壓升壓電路，其特征在于，所述PWM波發(fā)生器是由單片機(jī)的PWM信號(hào)輸出連接一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路組成，驅(qū)動(dòng)電路生成一個(gè)PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接三極開(kāi)關(guān)管的控制極輸入，PWM脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)還連接一個(gè)反相器，反相器的輸出連接場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的控制端輸入。
【文檔編號(hào)】H02M3/155GK204156723SQ201420615539
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】解大, 張延遲, 艾芊, 高海凌, 魯玉普, 徐祥平 申請(qǐng)人:上海深晶木錦新能源科技有限公司, 北京志能祥贏節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰?br>