直通，调节占空比的大小可以对输出电压进行调节。LLC谐振电路具有 两个谐振频率，一个是谐振电感Lr和谐振电容Cr的谐振频率fr，另一个是励磁电感Lm加 上谐振电感Lr与谐振电容Cr的谐振频率fm。LLC电路根据开关频率范围可以分为四种模 式，本文只讨论fr>fs>fm模式下的工作原理，一个开关周期内整个工作过程如下所述，电 路工作波形如图2所示：
[0022] tl一t2 :t = t0时，谐振电流为负，第一 MOS管Ql的体二极管导通，第一 MOS管Ql 两端电压为零，此时第一 MOS管Ql为零电压导通。能量从电源正极流向第一电容C1、第二 电容C2中点，谐振电感Lr与谐振电容Cr谐振，谐振电流ILr经过第一 MOS管Ql并以正弦 形式逐渐上升，流过变压器T原边的电流IT为谐振电流ILr与励磁电流ILm之差，变压器 T原边电压极性上正下负，副边极性也为上正下负，因此第一整流二极管D3自然导通，变压 器T原边电压被钳位在nVO。（η为变压器T变比），励磁电流线性上升。
[0023] t2 -13 :t = t2时，第一 MOS管Ql关断，此时第二MOS管Q2也处于关断状态，电 路进入死区时间。谐振电流ILr对第二MOS管Q2的结电容放电，当它的电压降到零时，体 二极管导通，变压器T原边绕组极性变为上负下正，副边第二整流二极管D4自然导通，励磁 电感Lm电压被输出电压钳位，不再参与谐振。谐振电流开始减小，励磁电流线性减小。t3 时刻第二MOS管Q2零电压开通。
[0024] t3 -14 :在t = t4时，第二MOS管Q2零电压开通，与第一阶段类似，谐振电感Lr 与谐振电容Cr谐振，谐振电流以正弦形式减小，励磁电流线性减小。t4时刻谐振电流等于 励磁电流；
[0025] t4一t5 :在t = t4时，变压器T原边电压为零，副边整流二极管全部截止，原边不 再向副边提供能量，励磁电感不再被输出电压钳位，开始参与谐振。LLC谐振电流基本不 变；
[0026] t5 -16 :与t2 -13阶段类似，电路进入死区时间，第一 MOS管Q1、第二MOS管Q2 全部关断，谐振电流ILr对第一 MOS管Ql的结电容充电，当它的电压等于电源电压时，体二 极管导通，变压器T原边绕组极性上正下负，副边第一整流二极管D3自然导通，励磁电感Lm 电压被输出电压钳位，不再参与谐振。
[0027] 在tl-12阶段和t4-15阶段，假设谐振电流不变，设为Im，则输出电压UO可表 示为：
【主权项】
1. 一种高效率光伏并网逆变器，其特征在于：包括直流电压输入端（Vin)、DSP控制器、 第一MOS管（Ql)、第二MOS管（Q2)、变压器⑴以及作为输出端的负载（R)，变压器⑴包 括一个原边绕组和两个副边绕组；第一MOS管（Ql)和第二MOS管（Q2)通过LLC谐振电路 与变压器（T)的原边绕组相连，变压器（T)的两个副边绕组通过整流滤波电路与负载（R) 相连；DSP控制器的两路PWM输出通过驱动电路分别与第一MOS管（Ql)和第二MOS管（Q2) 的栅极连接，同时DSP控制器完成输入电压、输出电压以及输出电流的采集。
2. 根据权利要求1所述的高效率光伏并网逆变器，其特征在于：所述第一MOS管（Ql) 的漏极接电压输入正端，第一MOS管（Ql)的源极和第二MOS管（Q2)的漏极连接，第二MOS 管（Q2)源极接地；电压输入端（Vin)的正负极上第一电容（Cl)和第二电容（C2)串联后， 并在电压输入端（Vin)的两端；LLC谐振电路分别接在第一电容（Cl)与第二电容（C2)的 连接点以及第一MOS管（Ql)的源极和第二MOS管（Q2)的漏极的连接点上。
3. 根据权利要求1或2所述的高效率光伏并网逆变器，其特征在于：所述第一MOS管 (Ql)和第二MOS管（Q2)上分别并联有第一体二极管（Dl)和第二体二极管（D2)，且第一体 二极管（Dl)和第二体二极管（D2)的阳极分别与第一MOS管（Ql)和第二MOS管（Q2)的源 极相连，第一体二极管（Dl)和第二体二极管（D2)的阴极分别与第一MOS管（Ql)和第二 MOS管（Q2)的漏极相连。
4. 根据权利要求2所述的高效率光伏并网逆变器，其特征在于：所述LLC谐振电路包 括串联的谐振电感（Lr)和谐振电容（Cr)，谐振电感（Lr)连接在第一MOS管（Ql)源极和第 二MOS管（Q2)漏极的连接点上，谐振电容（Cr)连接在变压器⑴原边绕组的同名端上，变 压器（T)原边绕组的异名端连接在第一电容（Cl)和第二电容（C2)的连接点上。
5. 根据权利要求1所述的高效率光伏并网逆变器，其特征在于：所述整流滤波电路包 括第一整流二极管（D3)、第二整流二极管（D4)、滤波电感（Lf)以及输出滤波电容（Cf);变 压器（T)副边第一绕组同名端和第一整流二极管（D3)的阳极相连，第一绕组异名端和副边 第二绕组同名端接地，第二绕组异名端和第二整流二极管（D4)的阳极相连；滤波电感（Lf) 一端与第一整流二极管（D3)和第二整流二极管（D4)阴极相连，另一端与输出滤波电容 (Cf)的一端相连后作为输出端的正极；滤波电容（Cf)的另一端接地，负载（R)并联在滤波 电容（Cf)的两端。
6. 根据权利要求1任意一项所述的高效率光伏并网逆变器，其特征在于：所述DSP控 制器的第一路模/数端通过第一电压采样电路与电压输入正端连接，第二路模/数端通过 第二电压采样电路与输出正端连接，第三路模/数端通过电流采样电路连接在变压器（T) 副边第一绕组异名端和地的连接点之间。
【专利摘要】本发明公开了一种高效率光伏并网逆变器，属于电力电子变换器技术领域。该变换器包括：DSP控制器、第一MOS管、第二MOS管、变压器、驱动电路、采样电路、电感、电容、负载，变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组。在光伏发电领域，DC-DC变换部分是逆变器的关键部件，目前DC-DC变换部分一般采用的是硬开关技术，致使电能转换效率偏低，同时电路中电压、电流应力过大，造成较大的电磁干扰。因此，本发明采用LLC谐振变换技术，充分利用了元件自身寄生参数，减小了电压、电流应力，使开关频率等于谐振频率，增大了转换效率。本发明的高效率光伏并网逆变器特别适用于对变换器效率要求较高的场合。
【IPC分类】H02M3-335, H02M7-537
【公开号】CN104779828
【申请号】CN201510182032
【发明人】史永胜, 李利, 高丹阳, 王喜峰, 宁青菊
【申请人】陕西科技大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月16日