一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器。本發(fā)明由n個(gè)相同的高頻直流變換器單元在其輸入端分別連接獨(dú)立的光伏組件，在其輸出端通過(guò)相互并聯(lián)的方式與母線連接，母線與濾波器相連，濾波器連接倒相逆變器的輸入端，倒相逆變器的輸出與電網(wǎng)連接，n是大于或等于2的正整數(shù)；每個(gè)高頻直流變換器單元包括：高頻功率電路，整流器，連接高頻功率電路與整流器的高頻隔離變壓器。本發(fā)明克服了過(guò)去存在的電路利用效率低，且成本較高的缺陷。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)組件側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的電氣隔離，有利于輕載運(yùn)行時(shí)效率的提升，能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令靈活配置并網(wǎng)發(fā)電功率等級(jí)，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電微逆變器的高效率、高功率密度和低成本。
【專利說(shuō)明】
一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，涉及到光伏發(fā)電，特別涉及一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的 多通道光伏發(fā)電微逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002] 微逆變器，一般指的是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的功率小于等于1000瓦、具有組件級(jí)MPPT 的逆變器，全稱是微型光伏并網(wǎng)逆變器。
[0003] 在本發(fā)明作出之前，通常一塊光伏組件配置一個(gè)光伏發(fā)電微逆變器，并通過(guò)光伏 發(fā)電微逆變器對(duì)光伏組件進(jìn)行獨(dú)立的MPPT控制，從而大幅提高光伏電池的發(fā)電利用率，同 時(shí)也可以避免集中式逆變器具有的直流高壓、弱光效應(yīng)差、木桶效應(yīng)等。但傳統(tǒng)的每一塊光 伏組件配置一個(gè)光伏發(fā)電微逆變器方案中，每個(gè)光伏發(fā)電微逆變器都需要一個(gè)高頻直流變 換器單元、一套濾波器、一套倒相逆變器和一套控制電路，因而成本較高，功率密度低下，如 果進(jìn)一步提高功率密度，則所需要成本將會(huì)更高。另外，也存在著光伏組件側(cè)最大功率跟蹤 效率低下的缺點(diǎn)，反激型一級(jí)式并網(wǎng)逆變方案，正負(fù)并網(wǎng)電流由兩套反激型電路分別提供， 故這種方案電路利用效率低，且成本較高。
[0004] 可見(jiàn)在目前的條件下，想進(jìn)一步降低傳統(tǒng)光伏發(fā)電微逆變器的成本，并提高功率 密度已很難實(shí)現(xiàn)。這種狀況已嚴(yán)重制約光伏發(fā)電微逆變器的應(yīng)用和市場(chǎng)推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于克服上述缺陷，提出一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微 逆變器。
[0006] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0007] -種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器，其特征在于，該光伏發(fā)電微 逆變器主要由η個(gè)相同的高頻直流變換器單元在其輸入端分別連接獨(dú)立的光伏組件，在其 輸出端通過(guò)相互并聯(lián)的方式與母線連接，母線與濾波器相連，濾波器連接倒相逆變器的輸 入端，倒相逆變器的輸出與電網(wǎng)連接，η是大于或等于2的正整數(shù);每個(gè)高頻直流變換器單元 包括:高頻功率電路，整流器，連接高頻功率電路與整流器的高頻隔離變壓器。
[0008] 所述的一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器，其特征在于是多塊光 伏組件共用一個(gè)微逆變器，多通道光伏發(fā)電微逆變器共用一套濾波器、一套倒相逆變器和 一套控制電路。
[0009] 所述的η個(gè)相同高頻直流變換器單元，將各自通道的高頻直流變換器單元中，原邊 開(kāi)關(guān)管的峰值電流給定值送到移相脈沖控制器，生成相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān)管 脈沖控制信號(hào)和^4,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路就可得到相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi) 關(guān)官驅(qū)動(dòng)彳曰 ^5" Vdrl、Vdr2、Vdr3 和 Vdr4。
[0010] 采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：
[0011]采用高頻變壓器隔離的直流變換器，可實(shí)現(xiàn)組件側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的電氣隔離；高頻隔 離的多通道直流變換器方案有利于輕載運(yùn)行時(shí)效率的提升，能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令靈活配置 并網(wǎng)發(fā)電功率等級(jí);對(duì)多通道的高頻直流變換器采用移相控制方法可有效減小并網(wǎng)電流紋 波，并減小輸出濾波電感的體積，從而降低成本;本發(fā)明中多路光伏組件共用一個(gè)微逆變器 的方案，與傳統(tǒng)每塊PV電池組件配備一個(gè)微逆變器的做法相比，多塊光伏組件共用一個(gè)光 伏發(fā)電微逆變器，光伏發(fā)電微逆變器中的多路高頻直流變換器共用一套濾波器、一套倒相 逆變器和一套控制電路，勢(shì)必能提高功率密度且有效的降低成本。因此本發(fā)明的電路架構(gòu) 有助于實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電微逆變器的高效率、高功率密度和低成本。本發(fā)明有利于光伏發(fā)電微 逆變器推向市場(chǎng)。
[0012]本發(fā)明的其他具體優(yōu)點(diǎn)和效果將在下面繼續(xù)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1 本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理不意圖。
[0014] 圖2-一本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器應(yīng)用示意圖。
[0015] 圖3-一本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器控制策略示意圖。
[0016] 圖4一一本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器中移相脈沖控制器的構(gòu)成示意圖。
[0017] 圖5-一本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器中移相脈沖控制器的高頻移相載 波示意圖。
[0018] 圖6-一本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器輸出電流波形1示意圖。
[0019] 圖7-一本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器輸出電流波形2示意圖。
[0020]圖8 本發(fā)明具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理不意圖。
[0021] 圖9一一本發(fā)明具體實(shí)施例中開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)波形示意圖。
[0022] 圖1〇-一本發(fā)明具體實(shí)施例中倒相逆變器開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)波形示意圖。
[0023] 圖11一一本發(fā)明具體實(shí)施例中輸出電流和驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)驗(yàn)波形示意圖。
[0024] 圖12 本發(fā)明具體實(shí)施例中并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓實(shí)驗(yàn)波形不意圖。
[0025] 圖中各標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部件名稱如下：
[0026] 1 #光伏組件1、2#光伏組件2、n#光伏組件3、1#高頻直流變換器單元4、2#高頻直流 變換器單元5、n#高頻直流變換器單元6、母線7、濾波器8、倒相逆變器9、低壓電網(wǎng)10、3#高頻 直流變換器單元11、4#高頻直流變換器單元12、3#光伏組件13、4#光伏組件14。
[0027]圖1中的符號(hào)名稱：
[0029] 圖2中的符號(hào)名稱：

[0043] 圖7中的符號(hào)同圖6。
[0044] 圖8中的符號(hào)同圖2和圖3。
[0045] 圖9、圖10、圖11和圖12中的符號(hào)同圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 下面結(jié)合本發(fā)明的技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方法。由圖1和圖 2:本發(fā)明的部件由1#光伏組件1、2#光伏組件2、3#光伏組件13、4#光伏組件14、11#光伏組件 3、1#高頻直流變換器單元4、2#高頻直流變換器單元5、3#高頻直流變換器單元11、4#高頻直 流變換器單元12、n#高頻直流變換器單元6、母線7、濾波器8、倒相逆變器9和低壓電網(wǎng)10構(gòu) 成。可見(jiàn)該光伏發(fā)電微逆變器主要由1#高頻直流變換器單元4、2#高頻直流變換器單元 5、···、!!#高頻直流變換器單元6(共η個(gè)單元)在其輸入端分別連接1#光伏組件1、2#光伏組件 2、···、η#光伏組件3,而在其輸出端通過(guò)整流器如Dn等連接到母線7,母線7與濾波器8電路中 的濾波電容C f，濾波電感Lfl和Lf2相連，濾波器再和倒相逆變器的相連，倒相逆變器的橋臂中 點(diǎn)輸出與低壓電網(wǎng)連接，η是大于或等于2的正整數(shù)；1#高頻直流變換器單元4包括:高頻功 率電路，整流器，和連接高頻功率電路與整流器的高頻隔離變壓器!^，其它高頻直流變換器 單元有同樣的結(jié)構(gòu)。圖1和圖2中可知，本發(fā)明的電路架構(gòu)共用一套濾波器和一套倒相逆變 器，多塊光伏組件共用一個(gè)光伏發(fā)電微逆變器，因而單位功率密度的成本明顯下降。
[0047] 如附圖2所示為本發(fā)明的一種4通道光伏發(fā)電微逆變器應(yīng)用，其中高頻直流變換器 單元均采用反激型電路，由圖3的控制策略產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。1#高頻直流變換器單元4、2#高頻 直流變換器單元5、3#高頻直流變換器單元11和4#高頻直流變換器單元12的輸入端分別連 接1#光伏組件1、2#光伏組件2、3#光伏組件13和4#光伏組件14,反激型高頻直流變換器輸出 端并聯(lián)形成母線7; 1#高頻直流變換器單元4中的開(kāi)關(guān)管&的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是vdrl，2#高頻直流變 換器單元5中的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)是v dr2,3#高頻直流變換器單元11中的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)是 Vdr3，4#尚頻直流變換器單兀12中的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)彳目號(hào)是Vdr4。
[0048] 圖3給出了圖2應(yīng)用的控制方法，圖3中的低壓電網(wǎng)電壓信號(hào)^經(jīng)采樣和調(diào)理電路 送到鎖相環(huán)，并輸出鎖相信號(hào)PLL，對(duì)于反激型高頻直流變換器，此鎖相信號(hào)為正弦饅頭波 形，頻率為電網(wǎng)工頻的2倍。采樣得到1#光伏組件1、2#光伏組件2、3#光伏組件13和4#光伏組 件14的輸出電壓分別是V pvl、Vpv2、Vpv3、和Vpv4;采樣得到1#光伏組件1、2#光伏組件2、3#光伏 組件13和4#光伏組件14的輸出電流分別是1阿、11"2、11" 3、和11"4。由￥1"1和11" 1經(jīng)1#10^1'控制 器對(duì)1#光伏組件1實(shí)施最大功率點(diǎn)跟蹤控制，可得到1#高頻直流變換器單元4的原邊開(kāi)關(guān)管 峰值電流最大值Ipi_?d;由V pv2和Ipv2經(jīng)2#MPPT控制器對(duì)2#光伏組件2實(shí)施最大功率點(diǎn)跟蹤控 制，可得到2#高頻直流變換器單元5的原邊開(kāi)關(guān)管峰值電流最大值I p2_Cmd;由Vpv3和Ipv3經(jīng)3# MPPT控制器對(duì)3#光伏組件13實(shí)施最大功率點(diǎn)跟蹤控制，可得到3#高頻直流變換器單元11的 原邊開(kāi)關(guān)管峰值電流最大值I P3_GMD;由VPV4和Ipv4經(jīng)4#MPPT控制器對(duì)4#光伏組件14實(shí)施最大 功率點(diǎn)跟蹤控制，可得到4#高頻直流變換器單元12的原邊開(kāi)關(guān)管峰值電流最大值I P4_?D;將 各自通道得到的原邊開(kāi)關(guān)管峰值電流最大值IplJMD、Ip2_CMD、Ip3_CMD、Ip4_CMD與來(lái)自電網(wǎng)的鎖相 信號(hào)PLL相乘便分別得到1#高頻直流變換器單元4中原邊峰值電流給定值I pl_ref、2#高頻直 流變換器單元5中原邊峰值電流給定值IP2_ ref，3#高頻直流變換器單元11中原邊峰值電流給 定值IP3_ref，和4#高頻直流變換器單元12中原邊峰值電流給定值I P4_ref，將各自通道的原邊 開(kāi)關(guān)管峰值電流給定值送到移相脈沖控制器，生成相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān)管脈 沖控制信號(hào)和14,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路就可得到相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān) 管驅(qū)動(dòng)信號(hào)V drl、Vdr2、Vdr3和Vdr4，從而控制相應(yīng)高頻直流變換器中開(kāi)關(guān)管的開(kāi)閉。
[0049] 圖3中的移相脈沖控制器主要由比較器構(gòu)成，工作原理如圖4所示，圖4中的比較器 CMP1、CMP2、CMP3和CMP4的輸出用來(lái)生成高頻直流變換器單元中開(kāi)關(guān)管的脈沖控制信號(hào)。比 較器CMP1、CMP2、CMP3和CMP4的同相端分別接1#高頻直流變換器單元4中原邊峰值電流給定 值I pl_ref、2#高頻直流變換器單元5中原邊峰值電流給定值Ip2_ref，3#高頻直流變換器單元11 中原邊峰值電流給定值I P3_ref，和4#高頻直流變換器單元12中原邊峰值電流給定值IP4_ref; 比較器CMP1、CMP2、CMP3和CMP4的反相端分別接移相高頻載波信號(hào)ν Μη、ν_2、νΜ^Ρν_4。 經(jīng)比較器CMP1、CMP2、CMP3和CMP4比較后輸出得到相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān)管脈 沖控制信號(hào)m和。圖4中的高頻載波信號(hào)如圖5所示，高頻載波信號(hào)V rarl、Vcar2、 Mcar3和Vrar4依次移相噸解度。一個(gè)電角度周期為360度，則對(duì)于圖2中4通道的光伏發(fā)電微逆 變器來(lái)說(shuō)，移相高頻載波的移相角Θ應(yīng)等于90度。很容易得出結(jié)論:若是η通道的光伏發(fā)電微 逆變器，移相高頻載波的移相角Θ應(yīng)等于(360/η)度。
[0050] 由上述分析易知，設(shè)移相高頻載波的頻率固定，則通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān) 管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vdrl、 Vdr2、Vdr3和Vdr4的脈沖寬度將遵循正弦饅頭波的調(diào)制，因而1#高頻直流變換 器的原邊電流i pl的包絡(luò)線是正弦饅頭波，故平均值是正弦饅頭波，同樣，其它通道中高頻直 流變換器的原邊電流平均值也是正弦饅頭波；由高頻隔離變壓器安匝關(guān)系，得知高頻直流 變換器的副邊電流i sl、is2、is3和is4的包絡(luò)線和平均值也是正弦饅頭波;所有通道中高頻直 流變換器的副邊電流相加得到濾波器8中的電感電流i。，顯然是一個(gè)正弦饅頭波，且頻率是 電網(wǎng)工頻的2倍。
[0051] 圖3中低壓電網(wǎng)的鎖相信號(hào)PLL連接過(guò)零比較器CMP的同相端，反相端接地，則過(guò)零 比較器CMP輸出方波信號(hào)，頻率是電網(wǎng)工頻信號(hào)，所述方波信號(hào)經(jīng)倒相驅(qū)動(dòng)電路生成倒相逆 變器中開(kāi)關(guān)管Qnl、Qn2、Qn3和Qn4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，分別為Vndl、Vnd2、Vnd3和Vnd3，其中Vndl和Vnd4信號(hào)相 同， Vnd2和Vnd3信號(hào)相同，從而將正弦饅頭波i。進(jìn)行倒相，得到并網(wǎng)電流ig。
[0052] 如圖2所述4個(gè)通道中的任意一個(gè)通道工作時(shí)，在濾波電感中的電流i。一定是斷續(xù) 的。設(shè)所述4個(gè)通道中的高頻直流變換器均工作在相同功率，且原邊峰值電流給定值I pl_ref、 Ipl_ref、Ipl_ref和Ipl_ref相同，則采用如圖5所示移相90度的高頻載波調(diào)制后，高頻直流變換器 的副邊電流波形^1丄2丄3丄4和濾波電感1^和1^2中電流1。如圖6所示，顯然，與單通道工 作時(shí)的輸出電流比較，濾波電感Lfl和Lf2中電流i。的紋波頻率是開(kāi)關(guān)頻率的4倍，且i。是連續(xù) 的;若等效成雙通道工作時(shí)的功率等級(jí)，可得如圖7所示的輸出電流波形，從圖7中可見(jiàn):4個(gè) 通道同時(shí)工作時(shí)，L fl和Lf2中i。的電流紋波相較于雙通道工作輸出的電流紋波，如isl和i s3的 電流紋波，要小了一半。很容易得到一個(gè)結(jié)論:若光伏發(fā)電微逆變器中的η個(gè)相同高頻直流 變換器單元同時(shí)工作，采用移相控制方法，即采用（360/η)度的移相高頻載波調(diào)制，則輸出 濾波電感中的電流紋波頻率將是單通道工作時(shí)輸出電流紋波頻率的η倍，且電流紋波將得 到較大的抑制，可獲得低電流紋波的并網(wǎng)電流，此時(shí)輸出濾波電感L fl和Lf2可以取較小的數(shù) 值和體積，從而減小光伏發(fā)電微逆變器的體積和成本。
[0053]以上所述的控制方法可以通過(guò)一塊數(shù)字控制芯片及其外圍電路實(shí)現(xiàn)，即本發(fā)明所 述的一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器，是多塊光伏組件共用一個(gè)微逆變 器，多通道光伏發(fā)電微逆變器共用一套濾波器8、一套倒相逆變器9和一套控制電路，因而單 位功率密度成本低，且具有高功率密度。
[0054] 實(shí)施例：
[0055]本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例子如下：
[0056] 一個(gè)具有高頻隔離環(huán)節(jié)的4通道的光伏發(fā)電微逆變器電路原理示意圖如圖8所示， 圖8中的上半部分和圖2-樣，由部件1#光伏組件1、2#光伏組件2、3#光伏組件13、4#光伏組 件14、1#高頻直流變換器單元4、2#高頻直流變換器單元5、3#高頻直流變換器單元11、4#高 頻直流變換器單元12、母線7、濾波器8、倒相逆變器9和低壓電網(wǎng)10構(gòu)成。下半部分是控制電 路，由部件調(diào)理電路15、AD采樣口 16、MPPT控制器17、乘法器18、EPWM 口 19、鎖相環(huán)20、過(guò)零比 較器21、1/0口22、驅(qū)動(dòng)電路24和倒相驅(qū)動(dòng)電路25構(gòu)成，其中六0采樣口16、10^1'控制器17、乘 法器18、EPWM口 19、鎖相環(huán)20、過(guò)零比較器21、1/0口22部件是由數(shù)字信號(hào)處理器DSP 23內(nèi)部 的硬件和軟件編程實(shí)現(xiàn)，這里的DSP選用TI公司的DSP TMS320F28035,高頻直流變換器單元 采用反激型主電路。
[0057] 主電路中的4路光伏組件的電壓Vpvl、Vpv2、V pv3、、VPV4，4路光伏組件的輸出電流Ipvl、 IPV2、Ipv3、IPV4,和低壓電網(wǎng)電壓vg被采樣送到調(diào)理電路，再經(jīng)DSP 23的AD采樣口 16送到DSP 23的內(nèi)部;￥1"1和11"1、￥1" 2、￥1"3、、￥1"4由￥1" 1和11"1經(jīng)1^1'控制器17對(duì)1#光伏組件1實(shí)施最大功 率點(diǎn)跟蹤控制，可得到1#高頻直流變換器單元4的原邊峰值電流最大值Ι ρ1_?;由Vpv2和Ipv2 經(jīng)MPPT控制器17對(duì)2#光伏組件2實(shí)施最大功率點(diǎn)跟蹤控制，可得到2#高頻直流變換器單元5 的原邊峰值電流最大值Ip2_?d;由V pv3和Ipv3經(jīng)MPPT控制器17對(duì)3#光伏組件13實(shí)施最大功率 點(diǎn)跟蹤控制，可得到3#高頻直流變換器單元11的原邊峰值電流最大值Ι ρ3_?;由VPV4和IPv4經(jīng) MPPT控制器17對(duì)4#光伏組件14實(shí)施最大功率點(diǎn)跟蹤控制，可得到4#高頻直流變換器單元12 的原邊峰值電流最大值I P4_cmd;這里的MPPT控制器17由如圖3所示的1#MPPT控制器、2#MPPT 控制器、3撕PPT控制器和4#MPPT控制器構(gòu)成。低壓電網(wǎng)電壓vg在DSP 23內(nèi)部經(jīng)鎖相環(huán)20得 到鎖相信號(hào)PLL，這里的鎖相環(huán)20是由軟件編程實(shí)現(xiàn)的數(shù)字鎖相環(huán)。
[0058] 乘法器18由如圖3所示的4個(gè)乘法器構(gòu)成，EPWM口 19則是DSP 23(TMS320F28035)中 的增強(qiáng)型ΠΜ發(fā)生器，經(jīng)編程可實(shí)現(xiàn)如圖4和圖5所述的移相脈沖控制器功能，移相角θ = 90 度，乘法器18的輸出送EPWM 口 19生成相應(yīng)4通道反激型高頻直流變換器中開(kāi)關(guān)管的脈沖控 制信號(hào)m2、Vcr3和 Vcr4,再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路24便得到相應(yīng)高頻直流變換器單元中開(kāi)關(guān)管的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)Vdrl、Vdr2、Vdr3和Vdr4。而鎖相環(huán)輸出的鎖相信號(hào)PLL經(jīng)過(guò)零比較器21，可輸出倒相逆變 器中開(kāi)關(guān)管的工頻控制信號(hào)，工頻控制信號(hào)由DSP 23的I/O 口 22部件輸出，經(jīng)倒相驅(qū)動(dòng)電路 25產(chǎn)生倒相逆變器中開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vndl、Vnd2、Vnd3和Vnd4，其中Vndl和Vnd4信號(hào)相同，Vnd2和 Vnd3信號(hào)相同。
[0059] 圖8實(shí)例最大功率為1000W，在1#通道中，組件采用STC功率范圍180~280Wp，最大 直流輸入電壓55V，直流啟動(dòng)電壓28V，MPPT電壓范圍22~45V，最大直流輸入電流是10A，最 大直流短路電流是12A。實(shí)例中的通道1反激電路的開(kāi)關(guān)管Q!選用英飛凌的BSC190N15NS3G (額定電流和電壓為50A/150V)，Cu采用5只2200yF/63V的電解電容并聯(lián)，Cn容值為2.2nF， 高頻隔離變壓器匝比是2:12,電流互感器TRn選用線藝的PA1005,原、副邊的匝比是1:200， D21的型號(hào)是MBR120VLSFT1G，采樣電阻Rn = 3,限流電阻Rgl = 3,泄放電阻R21 = 10k，整流二極 管D11選用Cree公司的碳化硅二極管C4D02120A(額定電流和電壓為5.9A/1200V);其它3個(gè) 通道中高頻直流變換器單元的主電路器件選型同1#通道。圖8中濾波器8的濾波電容C f = 47nF，濾波電感Lfl = Lf2=100yH，倒相逆變器中的開(kāi)關(guān)管Qnl~Qn4選用可控硅S8008D(額定電 流和電壓為8A/800V)，低壓電網(wǎng)電壓v g額定有效值為230V，頻率為50Hz。設(shè)置開(kāi)關(guān)頻率 110kHz，反激電路按電流斷續(xù)設(shè)計(jì)。
[0060] 圖8中的驅(qū)動(dòng)電路24采用TI公司的UCD7100,其8腳帶有過(guò)流保護(hù)功能，對(duì)于1#通 道，可將主電路開(kāi)關(guān)管Qi的電流采樣信號(hào)i Pi引入U(xiǎn)CD7100的8腳實(shí)施過(guò)流保護(hù)，其它3個(gè)通道 也類似處理;倒相驅(qū)動(dòng)電路25選用仙童的光耦M0C3052構(gòu)成，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vndl和Vnd，Vnd2和 Vnd3 〇
[0061] 圖9所示為4路反激型高頻直流變換器的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形，其中通道2為7<^的 波形，通道4為Vdr2的波形，通道1為Vdr3的波形，通道3為Vdr4的波形。由圖可知，通過(guò)DSP 23主 控芯片實(shí)現(xiàn)了 4個(gè)通道驅(qū)動(dòng)信號(hào)的90度移相控制。
[0062] 圖10所示為后級(jí)倒相全橋逆變器9中上橋臂的兩個(gè)可控硅驅(qū)動(dòng)電壓波形，其中CH2 通道為Qm(橋臂左側(cè)）的驅(qū)動(dòng)波形，CH1通道為Q n2(橋臂右側(cè)）的驅(qū)動(dòng)波形。工作頻率同低壓 電網(wǎng)的頻率，為50Hz。
[0063] 圖11所示為圖8中4個(gè)通道都工作時(shí)的穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)波形，通道1是濾波電感Lfl上實(shí)測(cè) 電流i。波形，通道2是1#高頻直流變換器中開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形。由通道1的實(shí)驗(yàn)波形可見(jiàn)，輸 出電流為正弦饅頭波，且電流紋波較小。
[0064]圖12所示為滿載工作時(shí)的并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓波形。由圖知，采用本發(fā)明的光伏 發(fā)電微逆變器方案，在滿載時(shí)輸出的電流波形可以很好的跟蹤電網(wǎng)電壓的相位，且電流畸 變較小。
[0065] 實(shí)施例中是4路光伏組件共用了一個(gè)4通道光伏發(fā)電微逆變器，所發(fā)明的4通道光 伏發(fā)電微逆變器由4個(gè)反激型高頻直流變換器通過(guò)母線并聯(lián)后，共用一個(gè)濾波器和一個(gè)倒 相逆變器，且只需一個(gè)數(shù)字控制器，即共用一套控制電路，故相對(duì)于傳統(tǒng)的4路光伏組件需 要4個(gè)獨(dú)立的光伏發(fā)電微逆變器而言，所發(fā)明的光伏發(fā)電微逆變器具有高功率密度和低成 本。發(fā)明的多通道光伏發(fā)電微逆變器架構(gòu)不僅適用于反激型并網(wǎng)微型逆變器，而且適用于 所有高頻鏈并網(wǎng)微型逆變器。
[0066] 從以上的描述可知，發(fā)明的一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器， 具有以下的優(yōu)點(diǎn)：
[0067] (1)濾波器中的濾波電感可以取較小值，在提高功率密度的同時(shí)降低成本；
[0068] (2)多個(gè)高頻直流變換器通過(guò)母線并聯(lián)后共用一個(gè)濾波器、一個(gè)倒相逆變器、和一 個(gè)控制電路，提高了單位功率密度，并降低了單位功率密度的成本；
[0069] (3)多通道光伏發(fā)電微逆變器的主電路因共用一個(gè)控制電路，故易實(shí)現(xiàn)多路光伏 組件發(fā)電過(guò)程中的通信和協(xié)調(diào)工作。
[0070] 本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，在本發(fā)明公開(kāi)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(kāi)的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對(duì)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發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器，其特征在于，由η個(gè)相同的高頻 直流變換器單元，在其輸入端分別連接獨(dú)立的光伏組件，在其輸出端通過(guò)相互并聯(lián)的方式 與母線連接，母線與濾波器相連，濾波器連接倒相逆變器的輸入端，倒相逆變器的輸出與電 網(wǎng)連接;所述η是大于或等于2的正整數(shù);每個(gè)高頻直流變換器單元包括:高頻功率電路，整 流器，連接高頻功率電路與整流器的高頻隔離變壓器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器，其特征 在于，所述多塊光伏組件共用一個(gè)微逆變器，多通道光伏發(fā)電微逆變器共用一套濾波器、一 套倒相逆變器和一套控制電路。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高頻隔離環(huán)節(jié)的多通道光伏發(fā)電微逆變器，其特征 在于，將各自通道的高頻直流變換器單元中，原邊開(kāi)關(guān)管的峰值電流給定值送到移相脈沖 控制器，生成相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān)管脈沖控制信號(hào)和再經(jīng) 驅(qū)動(dòng)電路就可得到相應(yīng)通道中高頻直流變換器的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)Vd rl、Vdr2、Vdr3和Vdr4。
【文檔編號(hào)】H02M7/537GK106026742SQ201610590075
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月21日
【發(fā)明人】方宇
【申請(qǐng)人】江蘇博斯特新能源技術(shù)有限公司