一種光伏微型逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光伏微型逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，光伏微型逆變器以其獨(dú)有的優(yōu)勢越來越受到關(guān)注。它是一種與單個光伏組件相連，可將光伏輸出的直流電直接變換成符合并網(wǎng)條件交流電的逆變器，功率一般在50?300W之間。光伏微型逆變器可以有效地防止局部陰影造成的功率損耗，通過簡化布線來降低安裝成本，利用相互獨(dú)立的架構(gòu)提高系統(tǒng)的整體可靠性。
[0003]光伏逆變器可分為單級結(jié)構(gòu)和兩級結(jié)構(gòu)。單級式的逆變器是指在一個功率環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制、DC-AC逆變的光伏功率變換器。它具有結(jié)構(gòu)簡單、逆變器效率高等優(yōu)點(diǎn)，但單級式逆變器要在一個功率環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制和逆變并網(wǎng)控制，控制對象多且相互耦合，增加了控制器的設(shè)計(jì)難度。兩級式的逆變器結(jié)構(gòu)雖然功率級數(shù)多，整機(jī)效率低于單級式逆變器，但其可以實(shí)現(xiàn)光伏板的最大功率點(diǎn)跟蹤與逆變器并網(wǎng)單獨(dú)控制，避免了逆變器并網(wǎng)工作對光伏器件輸出功率的影響，從整體上講更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0004]目前很多規(guī)格的光伏電池的輸出電壓一般為30V左右，微逆變器就需要具備高增益的升壓功能，將直流側(cè)電壓提高至310V，才能完成逆變并網(wǎng)。普通的Boost電路在實(shí)際應(yīng)用中最高只能提供5倍的升壓比，因此無法單獨(dú)應(yīng)用于微型逆變器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種光伏微型逆變器，通過設(shè)置升壓模塊實(shí)現(xiàn)了光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤，同時(shí)將電壓提高便于直接逆變并網(wǎng)；并通過設(shè)置逆變模塊實(shí)現(xiàn)鎖相控制和直流側(cè)電壓控制，將直流電逆變成交流電并入電網(wǎng)。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明提供一種光伏微型逆變器，所述逆變器包括升壓模塊和逆變模塊；所述升壓模塊包括前級DC-DC變換器和后級DC-DC變換器；光伏陣列(PV)、前級DC-DC變換器、后級DC-DC變換器和逆變模塊依次串聯(lián)。
[0008]所述前級DC-DC變換器包括輸入電容C1、第一 Boost電路、第二 Boost電路和輸出電容C2;
[0009]所述輸入電容C1與第一 Boost電路并聯(lián)，同時(shí)與第二 Boost電路并聯(lián)，第一 Boost電路與輸出電容C2并聯(lián)，同時(shí)第二 Boost電路與輸出電容C 2并聯(lián)。
[0010]所述第一 Boost電路包括升壓電感L1、開關(guān)管QdP二極管D υ所述開關(guān)管Q:米用N 溝道 MOSFET ；
[0011]所述輸入電容C1與升壓電感L i相連并且所連接處連接前級DC-DC變換器的輸入端，所述升壓電感1^與開關(guān)管Q i串聯(lián)后與輸入電容C i并聯(lián)，所述二極管D:的陽極連接開關(guān)管0:的漏極，二極管D i的陰極與輸出電容C 2相連，開關(guān)管Q:的源級與輸出電容C 2相連。
[0012]所述第二 Boost電路包括升壓電感L2、開關(guān)管Q2和二極管D 所述開關(guān)管Q 2米用N 溝道 MOSFET ；
[0013]所述輸入電容C1與升壓電感L 2相連并且所連接處連接前級DC-DC變換器的輸入端，所述升壓電感1^2與開關(guān)管Q 2串聯(lián)后與輸入電容C i并聯(lián)，所述二極管D 2的陽極連接開關(guān)管Q2的漏極，二極管D 2的陰極與輸出電容C 2相連，開關(guān)管Q 2的源級與輸出電容C 2相連。
[0014]所述后級DC-DC變換器為諧振式開關(guān)電容電路；
[0015]所述后級DC-DC變換器包括開關(guān)管Q3、開關(guān)管Q4、諧振電容Cla、諧振電容Clb、諧振電容C1。、穩(wěn)壓電容C2a、穩(wěn)壓電容C2b、穩(wěn)壓電容C2。、諧振電感W、二極管Dla、二極管D2a、二極管Dlb、二極管D2b、二極管D1。以及二極管D 2c；
[0016]所述開關(guān)管03和開關(guān)管Q 4均采用N溝道MOSFET。
[0017]所述開關(guān)管03和開關(guān)管Q 4串聯(lián)形成Q 3_Q4支路，所述Q 3_Q4支路與后級DC-DC變換器的輸入端相接，所述開關(guān)管93的漏極連接后級DC-DC變換器的輸入端正極，其源極連接開關(guān)管94的漏極，所述開關(guān)管Q 4的源極連接后級DC-DC變換器的輸入端負(fù)極；
[0018]所述諧振電感W—端連接開關(guān)管Q3的源級，其一端同時(shí)連接諧振電容C la、諧振電容Clb和諧振電容C lc,所述二極管Dla的陽極與開關(guān)管Q 3的漏極連接，所述二極管D la、二極管D2a、二極管Dlb、二極管D2b、二極管D1。、二極管D2。按照先陽極后陰極依次連接，與穩(wěn)壓電容C2。串聯(lián)后再與Q 3_04支路并聯(lián)；
[0019]所述諧振電容Cla—端與諧振電感L漣接，其另一端與二極管D ^月極連接；所述諧振電容Clb—端與諧振電感L基接，其另一端與二極管D ^陰極連接；所述諧振電容C i。一端與諧振電感W連接，其另一端與二極管D i。陰極連接；
[0020]所述穩(wěn)壓電容C2a—端與二極管D 2a陰極連接，其另一端與開關(guān)管Q 4的源極連接，所述穩(wěn)壓電容C2b—端與二極管D 2b陰極連接，其另一端與管Q 4的源極連接。
[0021]所述逆變模塊采用全橋逆變電路。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
[0023]I)第一 Boost電路和第二 Boost電路運(yùn)行在電感電流斷續(xù)的模式下，開關(guān)管工作在零電流開通狀態(tài)下，開關(guān)損耗減小，諧振式開關(guān)電容電路中的開關(guān)管工作在準(zhǔn)諧振狀態(tài)，開關(guān)損耗減??；
[0024]2)充分利用開關(guān)損耗小的電路特點(diǎn)，發(fā)揮開關(guān)電容電路的高頻特性，可有效減小濾波器的體積和輸出紋波；
[0025]3)前級DC-DC變換器采用第一 Boost電路和第二 Boost電路實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤和電壓的提升，后級DC-DC變換器負(fù)責(zé)進(jìn)一步抬升電壓達(dá)到電網(wǎng)等級，在升壓比大于10的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了最大功率點(diǎn)跟蹤。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中光伏微型逆變器的結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中前級DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中前級DC-DC變換器控制信號和電感電流波形圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中后級DC-DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中后級DC-DC變換器的工作波形圖；
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032]本發(fā)明提供一種光伏微型逆變器，如圖1，所述逆變器包括升壓模塊和逆變模塊；升壓模塊實(shí)現(xiàn)了光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤，同時(shí)將電壓提高便于直接逆變并網(wǎng)；逆變模塊實(shí)現(xiàn)鎖相控制和直流側(cè)電壓控制，將直流電逆變成交流電并入電網(wǎng)。
[0033]升壓模塊包括前級DC-DC變換器和后級DC-DC變換器；光伏陣列、前級DC-DC變換器、后級DC-DC變換器和逆變模塊依次串聯(lián)。
[0034]如圖2，前級DC-DC變換器包括輸入電容C1、第一 Boost電路、第二 Boost電路和輸出電容C2;
[0035]所述輸入電容C1與第一 Boost電路并聯(lián)，同時(shí)與第二 Boost電路并聯(lián)，第一 Boost電路與輸出電容C2并聯(lián)，同時(shí)第二 Boost電路與輸出電容C 2并聯(lián)。
[0036]所述第一 Boost電路包括升壓電感L1、開關(guān)管(^和二極管D 所述開關(guān)管Q:米用N 溝道 MOSFET ；
[0037]所述輸入電容C1與升壓電感L:相連并且所連接處連接前級DC-DC變換器的輸入端，所述升壓電感1^與開關(guān)管Q i串聯(lián)后與輸入電容C i并聯(lián)，所述二極管D:的陽極連接開關(guān)管0:的漏極，二極管D i的陰極與輸出電容C 2相連，開關(guān)管Q:的源級與輸出電容C 2相連。
[0038]所述第二 Boost電路包括升壓電感L2、開關(guān)管Q2和二極管D 所述開關(guān)管Q 2米用N 溝道 MOSFET ；
[0039]所述輸入電容C1與升壓電感L 2相連并且所連接處連接前級DC-DC變換器的輸入端，所述升壓電感1^2與開關(guān)管Q 2串聯(lián)后與輸入電容C i并聯(lián)，所述二極管D 2的陽極連接開關(guān)管Q2的漏極，二極管D 2的陰極與輸出電容C 2相連，開關(guān)管Q 2的源級與輸出電容C 2相連。
[0040]第一 Boost電路和第二 Boost電路相互獨(dú)立工作，開關(guān)管QjP Q 2控制信號的占空比和周期相同，控制信號相位相差180度。當(dāng)開關(guān)管控制信號為正時(shí)，開關(guān)管處于導(dǎo)通狀態(tài)，所串接的電感電流逐漸增大；當(dāng)開關(guān)管信號為零時(shí)，開關(guān)管處于關(guān)斷狀態(tài)，所串接的電感電流以更大的速率減少至O。控制信號和電感電流的波形如圖3所示?？梢钥闯?，第一Boost電路和第二 Boost電路的電流均是斷續(xù)的，但并聯(lián)在一起之后形成了連續(xù)的電流且使電流紋波頻率提高了一倍。此外，每個開關(guān)管都是零電流開通，降低了開關(guān)損耗。
[0041]所述后級DC-DC變換器為諧振式開關(guān)電容電路；
[0042]如圖4，所述后級DC-DC變換器包括開關(guān)管Q3、開關(guān)管Q4、諧振電容Cla、諧振電容Clb、諧振電容C1。、穩(wěn)壓電容C2a、穩(wěn)壓電容C2b、穩(wěn)壓電容C2。、諧振電感W、二極管Dla、二極管D2a、二極管Dlb、二極管D2b、二極管D1。以及二極管D 2c；
[0043]所述開關(guān)管03和開關(guān)管Q 4均采用N溝道MOSFET。
[0044]所述開關(guān)管03和開關(guān)管Q 4串聯(lián)形成Q 3_Q4支路，所述Q 3_Q4支路