能够实现输出电流整形的准谐振反激变换器及并网逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种能够实现输出电流整形的准谐振反激变换器，W及应用该准谐振 反激变换器的并网逆变器。
【背景技术】
[0002] 随着太阳能光伏发电利用形式的发展，组件级别的功率输出优化和功率变换越来 越得到重视，既可W将组件的直流电能转化为交流电能送入电网，也可W转化为受控的直 流电能给蓄电池组充电或由直流母线汇集后统一并网发电。运类产品的特点是输入电压 低、转换效率高，功率等级一般处于200-300W范围内。反激电路拓扑的结构简单，是非常适 合运类应用的电路结构之一。本发明提出了一种准谐振零电压开通反激电路的设计和实现 方法，具有转换效率高、开关频率相对固定和电磁兼容性好的优点，该算法计入零电压开通 所需要的谐振时间，可W精确控制输出电流的波形。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种能够实现输出电流整形的准谐振反激变 换器，W及应用该准谐振反激变换器的并网逆变器。
[0004] 解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0005] -种能够实现输出电流整形的准谐振反激变换器，用于实现输入电压源向输出电 压源的电能传输，其特征在于:所述的准谐振反激变换器由谐振电容、功率开关、功率变压 器和整流二极管组成，并设有用于连接所述输入电压源输出端的正输入端子和负输入端子 W及用于连接所述输出电压源输入端的正输出端子和负输出端子;所述正输入端子依次通 过功率变压器的原边绕组和所述功率开关连接所述负输入端子，所述负输入端子接地，所 述谐振电容与功率变压器的原边绕组并联，所述正输出端子依次通过所述整流二极管和所 述功率变压器的副边绕组连接所述负输出端子，其中，所述功率变压器的原边绕组同名端 连接所述正输入端子、副边绕组异名端连接所述整流二极管的阳极，所述功率开关的控制 端接收第一PWM信号，所述第一PWM信号的信号周期T由磁化阶段时间T。。、退磁阶段时间Tcff 和谐振阶段时间Tr依次组成，所述功率开关受控在所述第一 PWM信号的磁化阶段时间Tcn导 通、在所述第一 PWM信号的退磁阶段时间Tef f和谐振阶段时间Tr关断；
[0006] 其中，所述第一PWM信号的信号周期T和占空比Cl = TcnA按对所述输入电压源电压 和输出电压源电压进行同步采样的采样周期变化，所述第一 PWM信号在每一个所述采样周 期中的信号周期T = Ten+Teff + TR、磁化阶段时间T。。、退磁阶段时间Teff和谐振阶段时间Tr = nTr均由W下公式[1 ]至公式[6 ]联立求解计算得到：
[1] 闽
[0013] 式中，Vin和Vout分别为在当前电压采样时刻即当前采样周期的开始时刻采样得到 的所述输入电压源的电压和输出电压源的电压，Tr为所述谐振电容与功率开关的原边绕组 所组成谐振网络的谐振周期，n为在谐振阶段时间Tr内所述谐振网络的谐振周期个数预设 值，C为所述谐振电容的容值，Lp、N=化/Np、化和Np分别为所述功率变压器的原边励磁电感、 应比、副边应数和原边应数，ip_peak和is_peak分别表示所述功率变压器的原边电流峰值和副 边电流峰值，lD_avg表示变换器的输出平均电流。
[0014] 作为本发明的一种优选实施方式，所述的准谐振反激变换器还包括PWM输出模块； 所述PWM输出模块能够按所述采样周期对所述输入电压源电压和输出电压源电压进行同步 采样，并在每一个电压采样时刻即对应采样周期的开始时刻依据所述公式[1]至公式[6]联 立求解计算得出每一个采样周期的中所述第一 PWM信号的信号周期T、磁化阶段时间T。。、退 磁阶段时间Toff和谐振阶段时间Tr,再依据计算结果实时产生并向所述功率开关输出所述 第一 PWM信号。
[0015] -种并网逆变器，用于实现输入电压源向交流电网的电能传输，其特征在于:所述 的并网逆变器包括上述准谐振反激变换器和逆变单元，并设有用于连接所述交流电网的第 一输出端子和第二输出端子;所述逆变单元由第一至第四开关管组成，所述准谐振反激变 换器的正输出端子分位两路，一路依次通过所述第一开关管和第=开关管连接所述负输出 端子、另一路依次通过所述第二开关管和第四开关管连接所述负输出端子，所述第一开关 管和第=开关管的连接点连接所述第一输出端子，所述第二开关管和第四开关管的连接点 连接所述第二输出端子，使得所述逆变单元和交流电网相对于所述准谐振反激变换器即为 所述输出电压源；
[0016] 所述第一至第四开关管中的每一个开关管均接收一路PWM信号，所述第一开关管 和第四开关管受接收到的PWM信号控制在所述交流电网正弦全波电压的正半周期同步导 通、负半周期同步关断，所述第二开关管和第=开关管受接收到的PWM信号控制在所述交流 电网正弦全波电压的正半周期同步关断、负半周期同步导通，使得:在所述公式[1]至公式
[6]的计算中，Vout= |Vg|，Vg为在当前电压采样时刻即当前采样周期的开始时刻采样得到的 所述交流电网的电压。
[0017] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0018] 第一，参见图1，本发明的准谐振反激变换器工作在准谐振模式，其对控制功率开 关Sm的第一PWM信号的信号周期T = T〇n+T〇ff+TR和占空比d = T〇n/T进行周期性控制，即：在每 一个对输入电压源Uin电压和输出电压源Uout电压进行同步采样的采样周期，均按照公式
[1]至公式[6]计算出第一 P丽信号对应该采样周期的信号周期T和占空比d，使得计算出的 信号周期T和占空比d受控于谐振周期个数预设值n和对应采样周期开始时刻采样得到的输 入电压源化n的电压Vin、输出电压源化Ut的电压Vout,从而在每个采样周期内精确控制功率 开关Sm的开关动作；
[0019] 因此，本发明的准谐振反激变换器能够实现对准谐振反激变换器输出电流波形的 调制和整形，即使得该输出电流波形的相位跟随输出电压源Uout的采样电压Vnut相位同步 变化、幅值跟随输入电压源化n的采样电压Vin幅值同步变化，并使得功率开关Sm工作在零电 压或波谷开通模式（即在每一个信号周期T的结束时刻，功率开关Sm在其漏源电压即图1的A 点电势降低至谐振阶段电压波谷时由关断状态转为导通状态)和整流二极管Dl自然关断， 由此同时达到：向输出电压源Uout提供高质量供电电流的效果，控制准谐振反激变换器在 每个采样周期的输出平均电流或输出功率大小W实现恒流或恒功率等工作模式的效果，W 及，降低功率开关Sm的开关损耗W提高准谐振反激变换器电能转换效率的效果。
[0020] 第二，本发明的准谐振反激变换器用作微型逆变器时，通过合理设置谐振周期个 数预设值n的取值，可W控制功率开关Sm使之在其漏源电压的第n个波谷处开通，即控制了 信号周期T的长度，从而使功率开关Sm在不同的输入电压和输出功率条件下均能够工作在 合适的开关频率下，提高功率开关Sm的工作效率，W确保准谐振反激变换器能够在不同的 输入电压和输出功率条件下均具有较高的电能转换效率，W解决"本发明的准谐振反激变 换器在输入电压过高、输出电压过低并且输出电流较小情况下，功率开关Sm的开关频率将 会变得非常高而影响其工作效率"的问题。
[0021] 第=，本发明的并网逆变器利用准谐振反激变换器能够实现输出电流波形的调制 和整形的效果，与逆变单元组合能够实现输出并网电流的调制和整形，获得高质量的正弦 并网电流波形，并且能够实现太阳能并网发电的高效率功率变换，可用于将光伏组件、蓄电 池组的能量并网发电。
【附图说明】
[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
[0023] 图1为本发明的准谐振反激变换器的电路原理图；
[0024] 图2-1为本发明的准谐振反激变换器工作时的波形图；
[0025] 图2-2为