基于软开关技术的光伏系统dc-dc全桥变换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器，其特征在于：移相控制模块的信号输出端经隔离模块、驱动放大模块接功率变换模块的控制端，功率变换模块的输入端接光伏系统的低压直流输出端，功率变换模块的交流输出端接交流变压器的一次侧，交流变压器的二次侧接整流滤波模块。
【专利说明】基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器。
【背景技术】
[0002]能源紧缺是各国面临的严峻挑战，可再生资源太阳能的开发一直是国际性的重点课题。光伏系统能够将太阳能转换为电能，并通过DC-DC变换实现功率放大以实现和电力系统并网来提供人们日常使用的电能。据此，针对光伏系统DC-DC变换技术的研究与应用近些年得到了显著的进步。但目前的DC-DC变换器大都采用“硬开关”技术，随着开关频率的升高，器件承受的开关应力增大，开关损耗也变大。在硬开关下的DC-DC变换器的开关损耗会成正比地上升，电路的效率大大降低，同时会产生严重的电磁干扰(EMI)噪声。DC-DC变换器高频下的损耗大、输出电压质量差是亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0003]本发明的发明目的在于提供一种基于软开关技术的光伏系统DC-D全桥变换器，能够有效降低高频损耗，提高输出电压质量。
[0004]实现本发明发明目的的技术方案:
[0005]—种基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器,其特征在于:移相控制模块的信号输出端经隔离模块、驱动放大模块接功率变换模块的控制端，功率变换模块的输入端接光伏系统的低压直流输出端，功率变换模块的交流输出端接交流变压器的一次侧，交流变压器的二次侧接整流滤波模块。
[0006]移相控制模块采用移相控制芯片UC3879。
[0007]隔离模块由四个隔离芯片组成，驱动放大模块由两个驱动放大芯片组成；其中两个隔离芯片、一个驱动放大芯片构成一组隔离驱动电路，每组隔离驱动电路输出两路驱动脉冲信号，两组隔离驱动电路共输出四路驱动脉冲信号。
[0008]功率变换模块为由四个功率开关管组成的逆变全桥电路，四个功率开关管的控制端分别接隔离驱动电路的一路信号输出端。
[0009]交流变压器的原副边匝数比为8:1。
[0010]隔离芯片选用6N137，驱动放大芯片选用IR2110，功率变换模块的功率开关管选用 IRF3415。
[0011]本发明具有的有益效果:
[0012]本发明基于软开关技术，对光伏系统输出电压通过全桥逆变电路进行逆变变换，并将变换的交流电压通过交流变压器进行放大，然后再将放大的交流电通过整流滤波电路变换为直流电。控制电路能够随时调节交流电压频率和驱动脉冲的死区和延时，使变换器实现软开关。
[0013]本发明应用软开关技术实现了变换器高频低损；采用UC3879移相控制电路作为变换器的控制核心，实现主电路的高效控制；通过控制电路的移相调节，输出电压可控可调；可以控制改变电源的开关频率、死区和延时；有效改善电源输出电压质量并提高转换效率；隔离电路将功率主电路和控制电路有效隔离，进一步保证变换器电路安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明电路原理框图；
[0015]图2为基于UC3879的移相控制模块原理图；
[0016]图3为隔离驱动模块原理图；
[0017]图4为功率变换模块原理图；
[0018]图5为放大与整流滤波模块原理图；
[0019]图6为DC-DC变换器信号流程框图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，移相控制模块UCl的信号输出端经隔离模块、驱动放大模块接功率变换模块UC2的控制端，隔离模块由四个隔离芯片U3、U4、U5、U6组成，驱动放大模块由两个驱动放大芯片Ul、U2组成。功率变换模块UC2的输入端接光伏系统的低压直流输出端，功率变换模块UC2的交流输出端接交流变压器TRl的一次侧，交流变压器TRl的二次侧接整流滤波模块UC3。
[0021]如图2所示，移相控制模块采用移相控制芯片UC3879。如图3所示，两个隔离芯片、一个驱动放大芯片构成一组隔离驱动电路，即隔离芯片U3、U4、驱动放大芯片Ul构成一组隔离驱动电路，隔离芯片U5、U6、驱动放大芯片U2构成一组隔离驱动电路，实施时，隔离芯片选用6N137，驱动放大芯片选用IR2110。每组隔离驱动电路输出两路驱动脉冲信号，两组隔离驱动电路共输出四路驱动脉冲信号。图2、图3中的A、B、C、D为移相控制芯片UC3879的四路信号输出端，Al、A2，B1、B2，Cl、C2, DU D2为隔离驱动电路的四路驱动脉冲信号输出端口。如图4所示，功率变换模块为由四个功率开关管以、02、03、04组成的逆变全桥电路，四个功率开关管的控制端分别接隔离驱动电路的一路信号输出端，即Al、B1、Cl、D1，四个功率开关管Q1、Q2、Q3、Q4选用IRF3415。如图4、图5所示，功率变换模块的交流输出端TRlU TR12接交流变压器TRl的一次侧，交流变压器TRl的二次侧接整流滤波模块，整流滤波模块由全桥整流器S1、滤波电感L2、电容C29、电阻R21组成。交流变压器的原副边匝数比为8:1。
[0022]结合图6，对本发明DC-DC变换器的工作过程做进一步说明。
[0023]步骤1，给变换器各模块系统上电，移相控制模块UCl输出四路驱动脉冲，进入步骤2 ;
[0024]步骤2，四路驱动脉冲经过隔离驱动电路，信号放大，进入步骤3 ；
[0025]步骤3，被放大的信号驱动功率变换模块UC2，控制功率变换模块UC2的功率管Ql、Q2、Q3、Q4的开通或关断，使输入电压逆变为交流电，同时，移相控制模块UCl可随时调节开关频率，进入步骤4;；
[0026]步骤4，逆变的交流电通过交流变压器TR1，频率不变，信号放大，进入步骤5 ；
[0027]步骤5，放大后的交流电经过整流滤波模块UC3，输出直流电，进入步骤6 ；
[0028]步骤6，调节移相控制模块UC1，改变输出直流电压大小。
【权利要求】
1.一种基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器，其特征在于:移相控制模块的信号输出端经隔离模块、驱动放大模块接功率变换模块的控制端，功率变换模块的输入端接光伏系统的低压直流输出端，功率变换模块的交流输出端接交流变压器的一次侧，交流变压器的二次侧接整流滤波模块。
2.根据权利要求1所述的基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器,其特征在于:移相控制模块采用移相控制芯片UC3879。
3.根据权利要求2所述的基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器,其特征在于:隔离模块由四个隔离芯片组成，驱动放大模块由两个驱动放大芯片组成；其中两个隔离芯片、一个驱动放大芯片构成一组隔离驱动电路，每组隔离驱动电路输出两路驱动脉冲信号，两组隔离驱动电路共输出四路驱动脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器,其特征在于:功率变换模块为由四个功率开关管组成的逆变全桥电路，四个功率开关管的控制端分别接隔离驱动电路的一路信号输出端。
5.根据权利要求4所述的基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器,其特征在于:交流变压器的原副边匝数比为8:1。
6.根据权利要求5所述的基于软开关技术的光伏系统DC-DC全桥变换器，其特征在于:隔离芯片选用6N137，驱动放大芯片选用IR2110，功率变换模块的功率开关管选用IRF3415。
【文档编号】H02M3/335GK104052301SQ201410293372
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】赵凯岐, 李家斌, 刘胜, 王宇超 申请人:哈尔滨工程大学