一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构及其参数计算方法与流程

本发明涉及太阳能光伏并网逆变器，特别是涉及一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构及其参数计算方法。

背景技术：

1、太阳能光伏并网逆变器目前广泛采用反激式结构，具有结构简单、成本低的优点；在此基础上提出了正反激结构，具有更好的漏磁能量回收结构、更强的输出能力，但是却具备更高的器件成本。

2、正反激电路可以对漏感能量进行吸收存储释放，能够提高电路的输出能力，但是在高功率电路中，往往需要使用两个正反激电路并联以提高功率等级。然而由于正反激电路硬件成本较高，需要在保证输出能力的同时降低成本。

3、因此亟需提供一种新型的光伏逆变器拓扑结构来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构及其参数计算方法，能够保证电路具有较强输出能力的同时，进一步降低成本。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构，包括依次连接的光伏电源吸收转化单元、直流-直流转换单元、直流-交流转换单元、并网单元；

3、所述光伏电源吸收转化单元包括光伏面板pv和直流侧的解耦电容cpv；

4、所述直流-直流转换单元包括相互并联的反激电路、正反激电路；

5、所述反激电路包括高频下工作的开关管开关q1、开关管q1的寄生电容cq1、高频变压器t1、高频变压器t1原边绕组的励磁电感lm1、高频变压器t1原边绕组的漏电感lk1、高频变压器t1副边绕组异名端的反激整流二极管d1；

6、所述正反激电路包括高频下工作的开关管开关q2、开关管q2的寄生电容cq2、高频变压器t2、高频变压器t2原边绕组的励磁电感lm2、高频变压器t2原边绕组的漏电感lk2、高频变压器t2副边绕组异名端的反激整流二极管d2、正极二极管d3、谐振电容cr，谐振电容cr连接在高频变压器t2副边绕组同名端，正极二极管d3并联在反激整流二极管d2的负极与谐振电容cr之间；

7、所述直流-交流转换单元包括组成全桥电路的功率开关管s1、s2、s3、s4、寄生电容cs1、cs2、cs3、cs4、直流母线电容cbus、复位电感ls，复位电感ls用于全桥电路的临界电流控制。

8、在本发明一个较佳实施例中，在所述直流-交流转换电路中，直流母线电容cbus并联在反激整流二极管d1的负极与高频变压器t2副边绕组异名端之间，复位电感ls的一端与功率开关管s1的源极及功率开关管s2的漏极连接、另一端与所述并网单元连接。

9、在本发明一个较佳实施例中，所述并网单元包括输出滤波电感lf、输出滤波电容cf以及电网grid，电流通过lf和cf构成的低通滤波器注入电网。

10、为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种如上所述的正反激并联光伏逆变器拓扑结构的参数计算方法，包括：

11、(1)所述正反激并联光伏逆变器的第一级dc/dc电路运行阶段若是反激电路运行，则

12、当开关管q1开通后，高频变压器t1原边电流线性上升达到峰值电流ip1后，给予开关管q1关断信号，则开关管q1的开通时间为ton1；当开关管q1关断后，高频变压器副边峰值电流为is1＝ip1/n1，并线性下降零所需的时间为toff1；当高频变压器副边电流降到零后，高频变压器进入谐振过程，谐振时间为tr，在谐振波形的谷底开通开关管q1，则在第i次谷底开通的时间为tr1(i)，得到一个周期的时间为t1＝ton+toff+tr(i)；

13、根据光伏板电源转换成恒定电压的直流电电压ubus，在一定的功率p1时，输出电流为且通过一个周期电流取平均的方法，计算得出平均电流ismax为副边峰值电流is1取最大值，得到反激电路原边峰值电流ip1为：

14、

15、其中，

16、upv为光伏板输出的电压，n1为高频变压器t1副边绕组和原边绕组的匝数比，l1为高频变压器t1的原边电感，l1＝lm1+lk1；

17、反激电路的频率f1为：

18、

19、(2)同理，所述正反激并联光伏逆变器的第一级dc/dc电路运行阶段若是正反激电路运行，则

20、正反激电路原边峰值电流ip2为：

21、

22、正反激电路的频率f2为：

23、

24、其中，

25、p2为正反激电路输出的一功率，upv为光伏板输出的电压，n2为高频变压器t2副边绕组和原边绕组的匝数比，l2为高频变压器t2的原边电感，l2＝lm2+lk2；

26、(3)以具有相同能力的高频变压器输出能力，则有

27、

28、式中，ф为高频变压器输出最大磁通量；

29、得到

30、

31、由此解得正反激功率p1与反激功率p2的关系表达式。

32、在本发明一个较佳实施例中，所述正反激并联光伏逆变器的第二级dc/ac电路运行阶段，采用的是全桥逆变结构，使用复位电感ls进行单极性、双极性或两种混合控制。

33、本发明的有益效果是：本发明利用反激电路和正反激电路组成一种新型的光伏逆变器拓扑结构，通过成本较低的反激电路来进行正反激电路功率的补充，能够在保证电路具有较强输出能力的同时，进一步降低成本。同时根据此电路的特点，在不改变高频变压器输出能力的前提下，提出一种正反激光伏逆变器拓扑结构的参数计算方法，能够对电路功率进行合理的分配，以保证电路输出能力的最优化。

技术特征：

1.一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构，其特征在于，包括依次连接的光伏电源吸收转化单元、直流-直流转换单元、直流-交流转换单元、并网单元；

2.根据权利要求1所述的正反激并联光伏逆变器拓扑结构，其特征在于，在所述直流-交流转换电路中，直流母线电容cbus并联在反激整流二极管d1的负极与高频变压器t2副边绕组异名端之间，复位电感ls的一端与功率开关管s1的源极及功率开关管s2的漏极连接、另一端与所述并网单元连接。

3.根据权利要求1所述的正反激并联光伏逆变器拓扑结构，其特征在于，所述并网单元包括输出滤波电感lf、输出滤波电容cf以及电网grid，电流通过lf和cf构成的低通滤波器注入电网。

4.一种如权利要求1至3任一项所述的正反激并联光伏逆变器拓扑结构的参数计算方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的正反激并联光伏逆变器拓扑结构的参数计算方法，其特征在于，所述正反激并联光伏逆变器的第二级dc/ac电路运行阶段，采用的是全桥逆变结构，使用复位电感ls进行单极性、双极性或两种混合控制。

技术总结
本发明公开了一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构，包括依次连接的光伏电源吸收转化单元、直流‑直流转换单元、直流‑交流转换单元、并网单元。还公开了一种正反激并联光伏逆变器拓扑结构的参数计算方法。通过提出一种正反激电路和反激电路并联的结构来保证输出能量的同时，降低电路成本。同时根据此电路的特点，在不改变高频变压器输出能力的前提下，提出一种参数计算方法，能够对电路功率进行合理的分配，以保证电路输出能力的最优化。

技术研发人员：黄亚,曹子沛,陈浩,沈子文
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：2024/2/1