零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種零輸入二次紋波電流含量的微型 光伏逆變器，屬于光伏并網(wǎng)發(fā)電、直流/交流（DC/AC)和直流/直流（DC/DC)變換器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境污染、能源緊缺等問題日益嚴重，人們越來越關(guān)注太陽能這種清潔可再 生能源的應用。光伏逆變器是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成交流電并注入到電網(wǎng)的 關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前，光伏逆變器主要包括集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器三類。微 型光伏逆變器通過給每塊光伏組件單獨配置控制器，可以實現(xiàn)每塊太陽能電池板最大功率 跟蹤，同時，微型光伏逆變器具有即插即用、安裝簡單、靈活擴容、系統(tǒng)變換效率高等優(yōu)點， 所以引起了廣泛關(guān)注。
[0003] 然而，微型光伏逆變器的實際瞬時輸出功率以二倍輸出電壓頻率脈動，其輸入電 流中將存在脈動較大的二次紋波電流，該電流不但會影響太陽能電池板的最大功率跟蹤， 還會增大開關(guān)管的電流應力、導通損耗以及磁性元件損耗，從而降低系統(tǒng)的變換效率。因 此，有必要抑制微型光伏逆變器中輸入二次紋波電流含量。雖然可以增大輸入側(cè)電容容量 以減小輸入二次紋波電流，但大容量電容將使得微型逆變器體積增大，可靠性降低，不利于 提高逆變器的功率密度；此外，傳統(tǒng)的解決方法通過在中間母線上并聯(lián)一個雙向變換器，利 用其提供輸出功率所需的脈動功率，進而抑制輸入二次紋波電流含量，然而這樣的解決方 法會使系統(tǒng)變得復雜，整機效率降低，增加的雙向變換器又使得控制方式變得更加困難，并 不適合微型光伏逆變器的發(fā)展趨勢。因此，開發(fā)體積小、控制簡單、高效率、高可靠性的零輸 入二次紋波電流含量微型光伏逆變器成為光伏并網(wǎng)行業(yè)亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于克服微型光伏逆變器輸入二次紋波電流含量大的缺點，克服傳統(tǒng) 微型光伏逆變器因使用大量輸入電容或增加額外的裝置抑制輸入二次紋波方法造成逆變 器體積增大、控制復雜、效率降低、可靠性低等不足，提供一種零輸入二次紋波電流含量的 微型光伏逆變器，具有體積小、控制簡單、高效率、高可靠性、零輸入二次紋波電流含量和最 大功率跟蹤（MPPT)精度準確的特點和優(yōu)點。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種零輸入二次紋波電流含量的微 型光伏逆變器，其特征在于，其包括太陽能電池板、反激變換器、輔助電路、輸出整流電路及 DC/AC變換器，所述太陽能電池板依次連接反激變換器、輔助電路、輸出整流電路及DC/AC 變換器。
[0006] 優(yōu)選地，所述太陽能電池板由太陽能模組和第一二極管組成；所述第一二極管的 陽極連接所述太陽能模組，陰極連接反激變換器；所述反激變換器由原邊繞組、副邊繞組 和第一開關(guān)管組成，所述原邊繞組的同名端與所述第一二極管的陰極連接，所述原邊繞組 的異名端與所述第一開關(guān)管的漏極連接，第一開關(guān)管的源極與太陽能模組另一端連接；所 述輸出整流電路由第二二極管與第二開關(guān)管組成，第二二極管的陽極與副邊繞組異名端相 連，陰極與第二開關(guān)管漏極相連；所述輔助電路由第三二極管、儲能電容、輔助繞組和第三 開關(guān)管組成；所述第三二極管的陽極與副邊繞組異名端相連，陰極與儲能電容的正極相連； 所述輔助繞組與反激變換器原副邊繞組共用同一個磁芯，輔助繞組的同名端與儲能電容的 正極相連，異名端與第三開關(guān)管的漏極連接，第三開關(guān)管的源極與儲能電容的負極相連，儲 能電容的負極又與副邊繞組同名端相連；所述DC/AC變換器的兩個輸入端分別連接第二開 關(guān)管源極和第三開關(guān)管源極，DC/AC變換器的兩個輸出端分別連接電網(wǎng)的正極和負極。
[0007] 優(yōu)選地，所述輔助電路和輸出整流電路協(xié)調(diào)工作可以平衡輸入功率和輸出功率之 間的低頻脈動功率，進而抑制輸入二次紋波電流含量。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一開關(guān)管控制儲能電容的平均電壓，并使反激變換器工作在電流 斷續(xù)狀態(tài)或者電流臨界連續(xù)狀態(tài)。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點是：一， 輔助電路和輸出整流電路協(xié)調(diào)工作可以平衡輸入功率和輸出功率之間的低頻脈動功率，進 而抑制輸入二次紋波電流含量；二，當輸入功率大于輸出功率時，輸入功率中多余的能量被 儲能電容Ca吸收；三，當輸入功率小于輸出功率時，輸入功率中不足的能量由儲能電容補 充；四，在一個工頻周期內(nèi)，第一、第二、第三開關(guān)管中只有兩個開關(guān)管動作，而且第二開關(guān) 管實現(xiàn)了零電流零電壓開通，減小了開關(guān)損耗；五，該電路拓撲可實現(xiàn)微型光伏逆變器輸入 輸出功率解耦作用，同時具有體積小、控制簡單、高效率、高可靠性、零輸入二次紋波電流含 量和最大功率跟蹤（MPPT)精度準確的特點和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010] 圖1為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器的電路圖。
[0011] 圖2為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器的主要工作原理波 形圖。
[0012] 圖3為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器等效電路圖。
[0013] 圖4為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器在pin>po條件下的 開關(guān)管邏輯序列和主要工作原理波形圖。
[0014] 圖5(a)至圖5(d)為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器在 pin>P〇條件下各開關(guān)模態(tài)等效電路圖。
[0015] 圖6為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器在pin〈po條件下的 開關(guān)管邏輯序列和主要原理波形圖。
[0016] 圖7(a)至圖7(d)為本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器在 pin〈P〇條件下各開關(guān)模態(tài)等效電路圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實施例，進一步闡明本發(fā)明。
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆變器包括太陽能電 池板1、反激變換器2、輔助電路3、輸出整流電路4及DC/AC變換器5,所述太陽能電池板1 依次連接反激變換器2、輔助電路3、輸出整流電路4及DC/AC變換器5。所述太陽能電池板 1由太陽能模組和第一二極管DR。組成；所述第一二極管01?。的陽極連接所述太陽能模組，陰 極連接反激變換器2 ;所述反激變換器2由原邊繞組Np、副邊繞組隊和第一開關(guān)管Si組成， 所述原邊繞組Np的同名端與所述第一二極管DR。的陰極連接，所述原邊繞組Np的異名端與 所述第一開關(guān)管Si的漏極連接，第一開關(guān)管Si的源極與太陽能模組另一端連接；所述輸出 整流電路4由第二二極管DR1與第二開關(guān)管S2組成，第二二極管DR1的陽極與副邊繞組N3異 名端相連，陰極與第二開關(guān)管SJI極相連；所述輔助電路3由第三二極管DR2、儲能電容Ca、 輔助繞組Nap和第三開關(guān)管S3組成；所述第三二極管DR2的陽極與副邊繞組Ns異名端相連， 陰極與儲能電容Ca的正極相連；所述輔助繞組Nap與反激變換器2原副邊繞組共用同一個 磁芯，輔助繞組Nap的同名端與儲能電容Ca的正極相連，異名端與第三開關(guān)管33的漏極連 接，第三開關(guān)管S3的源極與儲能電容Ca的負極相連，儲能電容Ca的負極又與副邊繞組心同 名端相連；所述DC/AC變換器5的兩個輸入端分別連接第二開關(guān)管S2源極和第三開關(guān)管S3 源極，DC/AC變換器5的兩個輸出端分別連接電網(wǎng)的正極和負極。
[0019] 下面結(jié)合圖2至圖7敘述本實施例的具體工作原理、設計原理：
[0020] 從圖1所示電路拓撲構(gòu)成可見：本發(fā)明的零輸入二次紋波電流含量的微型光伏逆 變器電路拓撲是基于反激電路與輔助電路集成的，儲能電容Ca可以平衡輸入功率和輸出功 率之間的脈動功率，進而抑制輸入二次紋波電流含量。副邊繞組凡與二極管DR2組成儲能 電容Ca的充電支路；輔助繞組Nap與第三開關(guān)管S3組成儲能電容Ca的放電支路。所述輔助 電路和輸出整流電路協(xié)調(diào)工作可以平衡輸入功率和輸出功率之間的低頻脈動功率，進而抑 制輸入二次紋波電流含量。
[0021] 從圖2的主要工作原理波形可見不同功率條件下電路工作原理是各不相同的。當Pin>P。時（輸入功率大于輸出功率），輸入功率中多余的能量向儲能電容Ca充電，儲能電容 Ca的電壓v上升，此時第三開關(guān)管S3處于恒關(guān)斷狀態(tài)，控制第二開關(guān)管S2為輸出功率提供 所需能量；當Pin〈P。時，不足的能量由儲能電容Ca補充，儲能電容Ca的電壓下降，此時第 二開關(guān)管&處于恒開通狀態(tài)，控制第三開關(guān)管S3為輸出功率提供所需能量。第一開關(guān)管Si 控制儲能電容Ca的平均電壓，并使反激變壓器工作在電流斷續(xù)模式或臨界連續(xù)模式。為了 便于闡明本發(fā)明零輸入二次紋波電流含量微型光伏逆變器電路拓撲的工作原理，這里將后 級的DC/AC變換器并網(wǎng)模塊等效為輸出阻抗&，等效電路如圖3所示。
[0022] 1?電路工作原理分析
[0023] 1. 1當pin>p。時的開關(guān)模態(tài)分析
[0024] 圖4為pin>p。時的主要工作原理波形，該功率條件下電路共有四種開關(guān)模態(tài)，對應 的等效電路如圖5所示。
[0025] 1)開關(guān)模態(tài)l[t。，tj:等效電路如圖5(a)所示。t。時刻之