一种具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路的制作方法

本发明涉及电力电子，特别是涉及一种具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路。

背景技术：

1、清洁能源的需求日益广泛，光伏能源在这一方面具有极大的优势。故而光伏并网技术中的能源转换设备居于重要的作用，主要使用逆变器来实现太阳能产生的直流电转变为电网同频同相的交流电。反激逆变器结构简单、元器件少、具备电气隔离，在dc/dc变换中得到广泛应用。

2、反激逆变器最重要的器件是反激变压器，由于其气隙以及绕制工艺的原因存在较大的漏感，引起的损耗占总损耗比重较大，同时还会引起较大的主开关管关断应力，这不仅会增加系统的电磁干扰，同时还会降低系统的效率，严重情况下甚至会损坏系统的开关器件，使得系统无法正常工作。目前，对于反激变压器漏感能量的处理的无源缓冲技术主要有rcd钳位电路、双晶体管钳位电路和lcd钳位电路等。带rcd钳位电路的反激式微型逆变器，主开关管关断时，其漏源极电压被钳位电容钳位，漏感能量也流入钳位电路，并最终消耗在钳位电阻上，因而系统效率较低。双晶体管形式的反激式微型逆变器，可以降低开关管的电压应力，使每个开关管的电压应力都不超过输入电压，适用于输入电压较高的场合，同时变压器漏感的能量得以回馈到电网中，无漏感能量的损耗，系统的效率较高，但是系统所需的器件数量较多。带lcd钳位电路的反激式微型逆变器，变压器漏感的能量无损耗地回馈到电网，但是lc的谐振电流会增加开关管的电流应力以及导通损耗。

3、现有无源缓冲反激逆变器电路存在高损耗、低效率、高开关应力、低功率因数等问题，所以现有的无源缓冲技术还有待改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，能够解决现有无源缓冲技术存在的高损耗、低效率、高开关应力、低功率因数等问题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，包括依次并联的带滤波电容的太阳能光伏阵列、带无源缓冲结构的交错并联反激电路、直流-交流逆变电路、带滤波电路的并网电路；

3、所述带无源缓冲结构的交错并联反激电路包括第一反激电路、第二反激电路、一个谐振电感l，第一反激电路与第二反激电路交错并联；

4、所述第一反激电路包括第一无源缓冲电路、第一反激变压器、第一主功率开关管、第一输出整流二极管d1和第一输出滤波电容c1；

5、所述第二反激电路包括第二无源缓冲电路、第二反激变压器、第二主功率开关管、第二输出整流二极管d2和第二输出滤波电容c2；

6、所述第一反激电路与第二反激电路均通过所述谐振电感l连接在所述太阳能光伏阵列的滤波电容正端。

7、在本发明一个较佳实施例中，所述第一无源缓冲电路包括第一谐振电容cs1、第一谐振二极管da1和第一输入滤波电容cf1；所述第一反激变压器包括第一变压器t1、第一漏感l11、第一励磁电感lm1；所述第一主功率开关管包括第一开关管q1和第一等效电容cc1。

8、在本发明一个较佳实施例中，所述第二无源缓冲电路包括第二谐振电容cs2、第二谐振二极管da2和第二输入滤波电容cf2；所述第二反激变压器包括第二变压器t2、第二漏感l12、第二励磁电感lm2；所述第二主功率开关管包括第二开关管q2和第二等效电容cc2。

9、在本发明一个较佳实施例中，所述直流-交流逆变电路由四个开关管s1～s4构成。

10、在本发明一个较佳实施例中，所述并网电路包括输出滤波电感lf、输出滤波电容cf和电网grid，输出滤波电感lf、输出滤波电容cf组成滤波电路。

11、本发明的有益效果是：

12、(1)本发明所述无源缓冲技术具有高功率因数、低损耗、高效率、低开关应力等优点，保证了微型光伏系统安全可靠的工作；

13、(2)所述第一反激电路和第二反激电路采用交错并联结构，将两个独立的单端反激电路的输入输出侧分别并联，这两个独立的单端反激电路的参数完全相同，采用的控制策略也相同，只是将两路的控制信号相互错开半个开关周期，可实现完全相同的功能。在采用相同功率等级的光伏电池以及相同主开关频率的条件下，交错反激式电路相对于单端反激式电路而言，前者的等效开关频率是后者的两倍，其输入输出纹波更小，输入输出滤波器的体积也更小；

14、(3)本发明所述无源缓冲电路包括一个谐振电感l与两个谐振电容cs1/cs2、两个谐振二极管da1/da2和两个滤波电容cf1/cf2，具有缓冲、复位及能量传递的功能，同时谐振电感与滤波电容能够起到功率因数矫正的作用，同时交错反激同时使用一个复位谐振电感l，提高了器件利用率和功率因数。

技术特征：

1.一种具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，其特征在于，包括依次并联的带滤波电容的太阳能光伏阵列、带无源缓冲结构的交错并联反激电路、直流-交流逆变电路、带滤波电路的并网电路；

2.根据权利要求1所述的具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，其特征在于，所述第一无源缓冲电路包括第一谐振电容cs1、第一谐振二极管da1和第一输入滤波电容cf1；所述第一反激变压器包括第一变压器t1、第一漏感l11、第一励磁电感lm1；所述第一主功率开关管包括第一开关管q1和第一等效电容cc1。

3.根据权利要求1所述的具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，其特征在于，所述第二无源缓冲电路包括第二谐振电容cs2、第二谐振二极管da2和第二输入滤波电容cf2；所述第二反激变压器包括第二变压器t2、第二漏感l12、第二励磁电感lm2；所述第二主功率开关管包括第二开关管q2和第二等效电容cc2。

4.根据权利要求1所述的具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，其特征在于，所述直流-交流逆变电路由四个开关管s1～s4构成。

5.根据权利要求1所述的具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，其特征在于，所述并网电路包括输出滤波电感lf、输出滤波电容cf和电网grid，输出滤波电感lf、输出滤波电容cf组成滤波电路。

技术总结
本发明公开了一种具有高功率因数的交错并联无源缓冲反激逆变器拓扑电路，包括依次并联的带滤波电容的太阳能光伏阵列、带无源缓冲结构的交错并联反激电路、直流‑交流逆变电路、带滤波电路的并网电路；所述带无源缓冲的交错并联反激电路采用交错并联结构，具有输入输出纹波更小以及输入输出滤波器的体积也更小的优点。所述无源缓冲电路包括一个谐振电感与两个谐振电容、两个谐振二极管和两个滤波电容，具有缓冲、复位及能量传递的功能，同时谐振电感与滤波电容能够起到功率因数矫正的作用。本发明无源缓冲技术具有高功率因数、低损耗、高效率、低开关应力等优点，保证了微型光伏系统安全可靠的工作。

技术研发人员：黄亚,曹子沛,陈浩,李俊
受保护的技术使用者：安徽微伏特电源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12