專利名稱：具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種變換器，特別涉及一種具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光伏發(fā)電用移相全橋變換器，包括主電路和控制電路，主電路包括逆變電路、高頻變壓器、整流電路和濾波電路，高頻變壓器的原邊與逆變電路的輸出端電連接，高頻變壓器的副邊與整流電路的輸入端電連接；逆變電路由全橋逆變模塊和并聯(lián)電容構(gòu)成，全橋逆變模塊由全橋式拓撲的四個MOS管構(gòu)成，第一 MOS管(Gl)和第三MOS管(G3)構(gòu)成全橋逆變模塊的超前臂，第二 MOS管(G2)和第四MOS管(G4)構(gòu)成全橋逆變模塊的滯后臂。高頻變壓器用于實現(xiàn)輸入和輸出之間的電氣隔離并得到合適的輸出電壓幅值。其不足之處在于:實際運行中，多種因素使得變壓器原邊電流正負波形不對稱，弓丨起變壓器鐵芯工作時磁化曲線不再關(guān)于原點對稱，由于磁化曲線是非線性的，當(dāng)偏磁嚴重時，鐵芯必將進入單方向深度飽和，造成單向磁化電流劇增，增大損耗，嚴重時甚至對開關(guān)管造成損害。為抑制偏磁，使原邊電流正負波形對稱，移相PWM控制的數(shù)字實現(xiàn)方法很多，但由于目前所用DSP芯片不具有直接產(chǎn)生移相信號的功能，主要采用模擬芯片、FPGA以及DSP加外擴數(shù)字電路的方式實現(xiàn)。此外，這種方法存在著實現(xiàn)復(fù)雜，控制精度直接受存儲器容量的限制和不便于實現(xiàn)遠程通訊的缺點。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，具有·控制精度高、工作可靠、抗干擾能力強的優(yōu)點。為解決以上技術(shù)問題，本實用新型所提供的具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，包括主電路和控制電路，所述主電路包括逆變電路、高頻變壓器、整流電路和濾波電路，所述高頻變壓器的原邊與逆變電路的輸出端電連接，高頻變壓器的副邊與整流電路的輸入端電連接；所述逆變電路由全橋逆變模塊和并聯(lián)電容構(gòu)成，全橋逆變模塊由全橋式拓撲的四個MOS管構(gòu)成，第一 MOS管(Gl)和第三MOS管(G3)構(gòu)成全橋逆變模塊的超前臂，第二 MOS管(G2)和第四MOS管(G4)構(gòu)成全橋逆變模塊的滯后臂，所述控制電路包括原邊電流檢測電路、CPU、輸出電壓反饋電路和分別驅(qū)動各MOS管的隔離驅(qū)動電路；各所述隔離驅(qū)動電路的輸入端分別與CPU的相應(yīng)輸出端相連，各所述隔離驅(qū)動電路的輸出端分別與相應(yīng)MOS管的柵極相連；所述原邊電流檢測電路的輸入端與所述高頻變壓器的原邊電連接，所述輸出電壓反饋電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端電連接，所述原邊電流檢測電路的輸出端和所述輸出電壓反饋電路的輸出端分別接入CPU相應(yīng)的模擬量輸入接口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:原邊電流檢測電路采集高頻變壓器的原邊電流輸送至CPU，CPU采樣后計算得出由第一 MOS管(Gl)和第三MOS管(G3)構(gòu)成的超前臂的占空比的偏移量，與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的基準值O相比較，若偏移量等于0，則重新采集高頻變壓器原邊電流；若不等于O，則經(jīng)CPU內(nèi)部調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使原邊電流直流分量的占空比等于O，然后加上0.5作為原邊電流直流分量的占空比輸出，CPU輸出脈寬調(diào)變信號，脈寬調(diào)變信號輸出驅(qū)動相應(yīng)MOS管的隔離驅(qū)動電路，控制第一 MOS管(Gl)和第三MOS管(G3)的導(dǎo)通與截止，從而使得原邊輸出電流正負波形對稱，有效抑制高頻變壓器偏磁現(xiàn)象的發(fā)生。作為本實用新型的進一步改進，所述原邊電流檢測電路包括電流傳感器和電流調(diào)理電路；所述電流調(diào)理電路包括電流調(diào)理二階低通濾波器、電流調(diào)理反相放大器、電流調(diào)理反相加法器和電流調(diào)理限壓電路，所述電流調(diào)理二階低通濾波器的輸出端與所述電流調(diào)理反相放大器的輸入端電連接，所述電流調(diào)理反相放大器的輸出端依次通過所述電流調(diào)理反相加法器和所述電流調(diào)理限壓電路接入CPU的模擬量輸入接口。電流調(diào)理電路用于保證較高的信號采集精度，提高電路抗干擾性能，使系統(tǒng)工作更為穩(wěn)定可靠。作為本實用新型的進一步改進，所述輸出電壓反饋電路包括輸出電壓傳感器和電壓調(diào)理電路，所述電壓調(diào)理電路包括電壓調(diào)理二階低通濾波器、電壓調(diào)理限壓電路和電壓調(diào)理一階低通濾波器，所述電壓調(diào)理二階低通濾波器的輸出端與所述電壓調(diào)理限壓電路的輸入端電連接，所述電壓調(diào)理限壓電路的輸出端與所述電壓調(diào)理一階低通濾波器的輸入端電連接。輸出電壓反饋電路主要用于控制供負載使用的輸出電壓，本實用新型采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，即將輸出電壓反饋電路反饋的電壓信號與CPU內(nèi)預(yù)設(shè)的基準電壓相比較，經(jīng)CPU內(nèi)部調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出作為電流內(nèi)環(huán)的基準，該電流內(nèi)環(huán)基準值與原邊檢測電流相比較，經(jīng)脈寬調(diào)制電路、移相電路處理后，輸出至隔離驅(qū)動電路，隔離驅(qū)動電路根據(jù)CPU輸出的信號控制由第二 MOS管(G2)和第四MOS管(G4)構(gòu)成的滯后臂，實現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制，通過調(diào)節(jié)移相角控制變換器的輸出電壓。作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述電流傳感器采用TBC-SY型號。TBC-SY型電流傳感器具有超強的抗干擾能力，適用于測量直流、交流和脈動電流。
作為本實用新型的優(yōu)選方案，所述輸出電壓傳感器采用TBV10/25A型號。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型主電路圖。圖3為本實用新型的電流調(diào)理電路圖。圖4為本實用新型的電壓調(diào)理電路圖。圖5為本實用新型的隔離驅(qū)動電路圖。圖6為本實用新型的偏磁抑制工作流程圖。圖7為本實用新型輸出電壓控制系統(tǒng)工作原理圖。其中，I逆變電路；2高頻變壓器；3整流電路；4濾波電路；5原邊電流檢測電路；501電流調(diào)理二階低通濾波器；502電流調(diào)理反相放大器；503電流調(diào)理反相加法器；504電流調(diào)理限壓電路；6CPU ；7輸出電壓反饋電路；701 ;電壓調(diào)理二階低通濾波器；702電壓調(diào)理限壓電路；703電壓調(diào)理一階低通濾波器；8隔離驅(qū)動電路；9輸入電流檢測電路；10輸入電壓檢測電路；11輸出電流反饋電路；12整流電路輸出電流檢測電路。
具體實施方式
[0020]
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1-5所示，具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，包括主電路和控制電路，主電路包括逆變電路1、高頻變壓器2、整流電路3和濾波電路4，高頻變壓器2的原邊與逆變電路I的輸出端電連接，高頻變壓器2的副邊與整流電路3的輸入端電連接；逆變電路I由全橋逆變模塊和并聯(lián)電容構(gòu)成，全橋逆變模塊由全橋式拓撲的四個MOS管構(gòu)成,第一MOS管Gl和第三MOS管G3構(gòu)成全橋逆變模塊的超前臂，第二 MOS管G2和第四MOS管G4構(gòu)成全橋逆變模塊的滯后臂，控制電路包括原邊電流檢測電路5、CPU6、輸出電壓反饋電路7和分別驅(qū)動各MOS管的隔離驅(qū)動電路8 ;各隔離驅(qū)動電路8的輸入端分別與CPU6的相應(yīng)輸出端相連，各隔離驅(qū)動電路8的輸出端分別與相應(yīng)MOS管的柵極相連；原邊電流檢測電路5的輸入端與高頻變壓器2的原邊電連接，輸出電壓反饋電路7的輸入端與濾波電路4的輸出端電連接，原邊電流檢測電路5的輸出端和輸出電壓反饋電路7的輸出端分別接入CPU6相應(yīng)的模擬量輸入接口。原邊電流檢測電路5包括電流傳感器和電流調(diào)理電路；電流調(diào)理電路包括電流調(diào)理二階低通濾波器501、電流調(diào)理反相放大器502、電流調(diào)理反相加法器503和電流調(diào)理限壓電路504，電流調(diào)理二階低通濾波器501的輸出端與電流調(diào)理反相放大器502的輸入端電連接，電流調(diào)理反相放大器502的輸出端依次通過電流調(diào)理反相加法器503和電流調(diào)理限壓電路504接入CPU6的模擬量輸入接口。輸出電壓反饋電路7包括輸出電壓傳感器和電壓調(diào)理電路，電壓調(diào)理電路包括電壓調(diào)理二階低通濾波器701、電壓調(diào)理限壓電路702和電壓調(diào)理一階低通濾波器703，電壓調(diào)理二階低通濾波器701的輸出端與電壓調(diào)理限壓電路702的輸入端電連接，電壓調(diào)理限壓電路702的輸出端與電壓調(diào)理一階低通濾波器703的輸入端電連接。電流傳感器的型號優(yōu)選TBC-SY型，輸出電壓傳感器的型號優(yōu)選TBV10/25A型，具體型號可根據(jù)實際工程需要選擇。為更精準地進行系統(tǒng)調(diào)試和監(jiān)控，本實用新型的輸入端連接有輸入電流檢測電路9和輸入電壓檢測電路10，輸出端還連接有輸出電流反饋電路11，整流電路3的輸出端連接有整流電路輸出電流檢測電路12，輸入電流檢測電路9、輸出電流反饋電路11和整流電路輸出電流檢測電路12可選用相同的電流調(diào)理電路，各電流調(diào)理電路可由相應(yīng)電壓跟 隨器、二階低通濾波器、限壓電路和一階低通濾波器依次電連接構(gòu)成。如圖6所示，為本實用新型偏磁抑制的工作流程圖，電流傳感器檢測高頻變壓器2的原邊電流傳輸至電流調(diào)理電路；電流調(diào)理電路接收到電流傳感器檢測的信號依次經(jīng)過電流調(diào)理二階低通濾波器501、電流調(diào)理反相放大器502、電流調(diào)理反相加法器503和電流調(diào)理限壓電路504轉(zhuǎn)換成CPU6可識別的標準電信號，并傳輸至CPU6的模擬信號輸入接口 ；CPU6接收電流調(diào)理電路傳輸?shù)哪M信號，經(jīng)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號；數(shù)字信號送至CPU6的計算單元，CPU6的計算單元經(jīng)CPU6內(nèi)部的調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)計算輸出控制原邊電流直流分量的占空比偏移量，并與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的基準值零相比較，若偏移量等于零，則重新檢測高頻變壓器2的原邊電流；若偏移量不等于零，則經(jīng)CPU6的內(nèi)部調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)置零，使原邊電流直流分量為零，然后，CPU6內(nèi)部PWM控制器加上0.5作為原邊直流分量的占空比輸出邏輯驅(qū)動信號至隔離驅(qū)動電路8 ;隔離驅(qū)動電路8控制相應(yīng)MOS管的導(dǎo)通與截止，使原邊電流正負波形對稱。如圖7所示，為本實用新型輸出電壓控制系統(tǒng)工作原理圖，高頻變壓器2副邊電壓經(jīng)整流濾波得到直流電壓信號，經(jīng)電壓傳感器檢測傳輸至輸出電壓反饋電路7，輸出電壓反饋電路7反饋的電壓信號與CPU6預(yù)設(shè)的基準電壓相比較，經(jīng)CPU6內(nèi)部調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)輸出作為電流內(nèi)環(huán)的基準，該電流內(nèi)環(huán)基準值與原邊檢測電流相比較，經(jīng)脈寬調(diào)制電路、移相電路處理后，輸出至隔離驅(qū)動電路8，隔離驅(qū)動電路8根據(jù)CPU6輸出的信號控制由第二 MOS管G2和第四MOS管G4構(gòu)成的滯后臂，實現(xiàn)對系統(tǒng)的閉環(huán)控制，在電流環(huán)中為保證直流分量占空比大于50%時，系統(tǒng)仍能穩(wěn)定工作，可對采樣電流進行斜波補償。本實用新型并不局限于上述實施例，在本實用新型公開的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要創(chuàng)造性的勞動就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些替換和變形，這些 替換和變形均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，包括主電路和控制電路，所述主電路包括逆變電路、高頻變壓器、整流電路和濾波電路，所述高頻變壓器的原邊與逆變電路的輸出端電連接，高頻變壓器的副邊與整流電路的輸入端電連接；所述逆變電路由全橋逆變模塊和并聯(lián)電容構(gòu)成，全橋逆變模塊由全橋式拓撲的四個MOS管構(gòu)成,第一 MOS管(Gl)和第三MOS管(G3)構(gòu)成全橋逆變模塊的超前臂，第二 MOS管(G2)和第四MOS管(G4)構(gòu)成全橋逆變模塊的滯后臂，其特征在于:所述控制電路包括原邊電流檢測電路、CPU、輸出電壓反饋電路和分別驅(qū)動各MOS管的隔離驅(qū)動電路；各所述隔離驅(qū)動電路的輸入端分別與CPU的相應(yīng)輸出端相連，各所述隔離驅(qū)動電路的輸出端分別與相應(yīng)MOS管的柵極相連；所述原邊電流檢測電路的輸入端與所述高頻變壓器的原邊電連接，所述輸出電壓反饋電路的輸入端與所述濾波電路的輸出端電連接，所述原邊電流檢測電路的輸出端和所述輸出電壓反饋電路的輸出端分別接入CPU相應(yīng)的模擬量輸入接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，其特征在于，所述原邊電流檢測電路包括電流傳感器和電流調(diào)理電路；所述電流調(diào)理電路包括電流調(diào)理二階低通濾波器、電流調(diào)理反相放大器、電流調(diào)理反相加法器和電流調(diào)理限壓電路，所述電流調(diào)理二階低通濾波器的輸出端與所述電流調(diào)理反相放大器的輸入端電連接，所述電流調(diào)理反相放大器的輸出端依次通過所述電流調(diào)理反相加法器和所述電流調(diào)理限壓電路接入(PU的模擬量輸入接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，其特征在于，所述輸出電壓反饋電路包括輸出電壓傳感器和電壓調(diào)理電路，所述電壓調(diào)理電路包括電壓調(diào)理二階低通濾波器、電壓調(diào)理限壓電路和電壓調(diào)理一階低通濾波器，所述電壓調(diào)理二階低通濾波器的輸出端與所述電壓調(diào)理限壓電路的輸入端電連接，所述電壓調(diào)理限壓電路的輸出端與所述電壓調(diào)理一階低通濾波器的輸入端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要 求3所述的具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，其特征在于，所述電流傳感器的型號為TBC-SY型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，其特征在于，所述輸出電壓傳感器的型號為TBV10/25A型。
專利摘要本實用新型公開了一種具有偏磁抑制的光伏發(fā)電用移相全橋變換器，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中高頻變壓器原邊電流正負波形不對稱導(dǎo)致的偏磁問題。它的主電路包括逆變電路、高頻變壓器、整流電路和濾波電路，控制電路包括原邊電流檢測電路、CPU、輸出電壓反饋電路和分別驅(qū)動各MOS管的隔離驅(qū)動電路；原邊電流檢測電路的輸入端與高頻變壓器的原邊電連接，原邊電流檢測電路的輸出端接入CPU的模擬量輸入接口；各隔離驅(qū)動電路的輸入端分別與CPU的相應(yīng)輸出端相連；輸出電壓反饋電路的輸入端與濾波電路的輸出端電連接。本實用新型可有效抑制高頻變壓器偏磁現(xiàn)象的發(fā)生，具有控制精度高、工作可靠、抗干擾能力強的優(yōu)點。
文檔編號H02M3/335GK203151379SQ20122070454
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者史旺旺, 楊鵬, 丁建新 申請人:揚州森源電氣有限公司