适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及太阳能光伏发电领域，具体是一种基于光伏发电的无损错位=绕 组全桥变换器。
【背景技术】
[0002] 太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近 年来研究的热点之一。对直流电压较高的负载供电，蓄电池电压一般较低，满足不了其供电 需求。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功 率控制。
[0003] 在能量转换过程中，为了能够实现最大功率跟踪，全桥逆变器输出的端电压会在 较大范围内变化，而全桥变换器输出电压被错位，则要求全桥变换器的输入电压变化范围 很宽，往往超过两倍的变化范围。针对此，国内外都进行了相应的研究；采用适于高压与大 功率场合的全桥变换器，但由于变压器漏感和整流二极管结电容的存在，变换器整流二极 管在截止的初始阶段将会承受很高的振荡过电压，对整流二极管的耐压等级提出了很高的 要求，导致更大的器件损耗和EMI问题，包括变压器、开关管和整流二极管。
[0004] 削弱整流二极管电压应力成为该装置的难点问题。传统方法采用电容、电阻与二 极管构成RCD错位电路，但电阻损耗大，降低了系统的效率；采用错位电路能够抑制振荡电 压，却降低了系统可靠性。
[0005] 本实用新型提出了一种适用于光伏发电的无损错位=绕组全桥变换器。通过 Boost升压电路、全桥逆变器将光伏阵列的能量输送至全桥变换器，无损错位全桥变换器由 串联结构的全桥变换器和无损错位电路构成，无损错位电路由=个错位二极管和两个高频 滤波电容构成。通过优化二次侧绕组的应比，使得占空比的工作范围更宽，最低占空比达到 0. 382,全桥变换器可W工作在输入电压变化范围大于2倍输出电压的场合，同时电路拓扑 使整流二极管电压应力保持在输出电压W下。
【发明内容】
[0006] 本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供了一种适用于光伏发 电的无损错位=绕组全桥变换器，无损错位全桥变换器由串联结构的全桥变换器和无损错 位电路构成，无损错位电路由=个错位二极管和两个高频滤波电容构成。通过优化二次侧 绕组的应比，使得占空比的工作范围更宽，变换器可W工作在输入电压变化范围大于2倍 输出电压的场合，整流二极管电压应力保持在输出电压W下。
[0007] 本实用新型的技术方案是；变换器装置包括光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能 电容、全桥逆变器、无损错位=绕组全桥变换器。其中光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能 电容、全桥逆变器、无损错位=绕组全桥变换器依次相连，给本地直流负载供电，无损错位 =绕组全桥变换器由=组二次侧采用串联结构的全桥变换器和无损错位电路构成，无损错 位电路由=个错位二极管和两个高频滤波电容构成。
[000引优化设计全桥变换器二次侧S个绕组的应比，可w拓宽全桥逆变器的占空比工作 范围。
[0009] 全桥变换器中的整流二极管电压应力保持在输出电压W下。
[0010] 全桥逆变器的最低占空比达到0. 382。
[0011] 与现有技术相比，本实用新型具有W下优点：优化设计变换器二次侧=个绕组的 应比，拓宽变换器的占空比工作范围，具有宽电压输入、高电压输出性能；错位电路无开关 管，系统可靠性高；采用无损错位电路，系统损耗小，系统效率高；整流二极管的电压应力 小。
【附图说明】
[0012] 图1是适用于光伏发电的无损错位S绕组全桥变换器拓扑结构图。
[001引其中；Ug-电网电压；C。-光伏侧储能电容；L0-Boost升压电感；Cl、C2-直流侧分 压储能电容；Sa-Boost升压电路开关管；S1-S4-单相全桥逆变器开关管；ipv-光伏侧直流 电流山折算到变压器二次漏感；VhY-全桥逆变器输出电压斯-D。-全桥变换器整流 二极管；Cdi-Cd。-全桥变换器整流二极管的等效结电容；Lbi-Lb3-输出滤波电感的电感值； Cbi-Cb3-输出滤波电容的电容值；V1-V3-整流电路输出电压；V。-全桥变换器输出电压。
【具体实施方式】
[0014] 如图1所示，本实用新型一实施例包括光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能电容、 全桥逆变器、无损错位S绕组全桥变换器、LC滤波电路。其中光伏阵列、Boost变换器、直 流侧储能电容、全桥逆变器、无损错位=绕组全桥变换器、LC滤波电路依次相连，给本地直 流负载供电，其中无损错位=绕组全桥变换器装置由=组二次侧采用串联结构的全桥变 换器和无损错位电路构成，无损错位电路由S个错位二极管和两个高频滤波电容 。1、C。构成。单相全桥逆变器S1-S4的开关管S。由IPM模块构成，所述IPM模块的型号为 PM50B5LA060。
[0015] 其中；Boost升压电路实现最大功率跟踪；全桥逆变器实现DC/AC变换；全桥变换 器错位输出电压，提供高输出电压给负载。Boost升压电路、单相全桥逆变器为已有的拓扑 结构，工作模态不做阐述，具体说明无损错位=绕组全桥变换器的工作原理。
[0016] 第一组不可控整流桥值1-〇4):当Di、〇4(或者〇2、〇3)导通输出电压Vi达到电容Cb2 的电压Vcb2=V。时，DCl导通，因此整流二极管D1-D4电压应力被错位在V。。振荡电路所产生 的能量通过町1传递到Cb2中，当振荡过程结束后，Cb2的能量再传递到负载。
[0017] 第二组不可控整流桥值5-〇8):当〇5、〇8(或者化、〇7)导通后的整流输出电压V2达 至IJ电容Cbi的电压VCbi=VCbi+Vcb拥，D。导通，二极管电压D日-Ds应力被错位在电压VCbi+Vcb2， 振荡电路所产生的能量通过D。传送到Cb冲，当振荡过程结束后，Cbi的能量传到负载。
[001引第=组不可控整流桥值g-Di2):整流二极管Dg-Di2的错位过程与第一组整流二极 管Di-04类似。二极管电压应力由DC3和Cb2错位，使电压应力被错位在V。。
[0019] 假若S组绕组的应比相同，那么变换器无法工作在d<0.5的情况下，其中 d为不可控整流桥的占空比。分析如下；假设高频变压器一、二次侧S绕组的应比为l:n:n:n，3P&Vi=V2=V3，V〇=(Vi+V2+V3)d。
[0020] 为了防止错位电路的错位二极管在能量传递时恒导通导致滤波电感发生短路，需 要满足W下W下条件：
[0021]
【主权项】
1. 适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器，包括光伏阵列、Boost变换器、直流 侧储能电容、全桥逆变器、无损钳位三绕组全桥变换器、LC滤波电路，其特征在于光伏阵列、 Boost变换器、直流侧储能电容、全桥逆变器、无损钳位三绕组全桥变换器、LC滤波电路依 次相连，给本地直流负载供电；无损钳位三绕组全桥变换器由三组二次侧采用串联结构的 全桥变换器和无损钳位电路构成，无损钳位电路由三个钳位二极管和两个高频滤波电容构 成。
2. 根据权利要求1所述的适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器，其特征在 于，全桥变换器中的整流二极管电压应力保持在输出电压以下。
3. 根据权利要求1所述的适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器，其特征在 于，全桥逆变器的最低占空比达到〇. 382。
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于光伏发电的无损钳位三绕组全桥变换器，涉及光伏发电微电网领域，该装置包括光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能电容、全桥逆变器、无损钳位三绕组全桥变换器、LC滤波电路。其中光伏阵列、Boost变换器、直流侧储能电容、全桥逆变器、无损钳位三绕组全桥变换器、LC滤波电路依次相连，给本地直流负载供电；无损钳位三绕组全桥变换器由三组二次侧采用串联结构的全桥变换器和无损钳位电路构成，无损钳位电路由三个钳位二极管和两个高频滤波电容构成。本实用新型具有以下优点：宽电压输入，高电压输出，系统可靠性高、损耗小、效率高，整流二极管的电压应力小。
【IPC分类】H02M3-335
【公开号】CN204465345
【申请号】CN201420569774
【发明人】张庆海, 李洪博, 刘安华, 梁甲文, 王新涛, 蔡军, 鲍景宽, 王和先
【申请人】国网山东省电力公司聊城供电公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2014年9月30日