一种双通道反激式光伏优化器电路及控制方法与流程

本发明涉及一种双通道反激式光伏优化器电路及控制方法，属于光伏发电。

背景技术：

1、随着全球经济的快速发展和人口的持续增长，能源需求不断攀升。然而，传统的化石能源资源如煤炭、石油、天然气等是有限的，其采掘、运输和使用过程中产生的温室气体排放和污染对环境和人类健康造成了极大影响。为了实现可持续发展目标，我们迫切需要减轻社会对化石能源的依赖程度，并积极开发新能源。

2、随着光伏发电技术日益发展，基于分布式光伏发电系统和最大功率跟踪控制（maximum power point tracking, mppt）技术可以保证各个光伏组件都工作在最大功率点，具有发电效率高、系统可靠性高的优点。但传统的光伏优化器通常采用非隔离型电路结构，一旦出现安全隐患就会扩大危害范围，同时传统的光伏优化器采用一个光伏组件连接一个光伏优化器的一对一结构，不仅会增加设备体积重量，也会增加制造成本。而双通道光伏优化器采用反激变换器，反激变换器不存在开关管桥臂直通的危险，同时具有高可靠、开关管电压应力低、变压器激磁能量回馈电源输入端、效率高等优点，还能够将输入输出功率隔离，大大提升系统安全性，并且光伏优化器采用双通道拓扑结构，一个光伏优化器可以同时接入两个光伏组件，可以有效降低设备制造成本和体积重量，提升系统效率，特别适合在家用、商用的分布式光伏发电系统中应用。

技术实现思路

1、本发明针对传统光伏优化器采用非隔离型变换器而存在安全性问题，以及成本高、效率低的问题，提供一种双通道反激式光伏优化器电路及控制方法。

2、所述一种双通道反激式光伏优化器电路由第一光伏组件（ pv1）、第二光伏组件（ pv2）、第一开关管（ s1）、第二开关管（ s2）、第一磁复位二极管（ d1）、第二磁复位二极管（ d2）、第三二极管（ d3）、第四二极管（ d4）、第一变压器（ t1）、第二变压器（ t2）、输出滤波电容（ co）构成，其中第一变压器（ t1）由第一原边绕组（ np1）和第一副边绕组（ ns1）构成，第二变压器（ t2）由第二原边绕组（ np2）和第二副边绕组（ ns2）构成；

3、其中：第一光伏组件（ pv1）的正极分别连接第一开关管（ s1）的漏极和第二磁复位二极管（ d2）的阴极，第一开关管（ s1）的源极分别连接第一磁复位二极管（ d1）的阴极和第一原边绕组（ np1）同名端相连，第一原边绕组（ np1）的非同名端分别连接于第二原边绕组（ np2）的同名端、第一光伏组件（ pv1）的负极、第二光伏组件（ pv2）正极，第二光伏组件（ pv2）的正极连接第一光伏组件（ pv1）的负极并与第二原边绕组（ np2）同名端相连，第二光伏组件（ pv2）的负极分别与第一磁复位二极管（ d1）的阳极和第二开关管（ s2）的源极，第二开关管（ s2）的漏极分别连接到第二磁复位二极管（ d2）的阳极和第二原边绕组（ np2）的非同名端，第一副边绕组（ ns1）的同名端分别连接到第二副边绕组（ ns2）的同名端和输出滤波电容（ co）的负端，第一副边绕组（ ns1）的非同名端连接第三二极管（ d3）的阳极，第三二极管（ d3）的阴极连接第四二极管（ d4）的阴极和输出滤波电容（ co）的正端，第二副边绕组（ ns2）的非同名端连接第四二极管（ d4）的阳极。

4、所述一种双通道反激式光伏优化器电路可以采取以下三种控制方法中的一种：

5、控制方法一：一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，其特征在于：所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开关频率相同，所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开通时刻相差二分之一开关周期，通过调节第一开关管的占空比实现第一光伏组件（ pv1）的输出功率调节，通过调节第二开关管（ s2）的占空比实现第二光伏组件（ pv2）的输出功率调节。

6、控制方法二：一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，其特征在于：所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开关频率相同，所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开通时刻相同，通过调节第一开关管（ s1）的占空比实现第一光伏组件（ pv1）的输出功率调节，通过调节第二开关管的占空比实现第二光伏组件（ pv2）的输出功率调节。

7、控制方法三：．一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，其特征在于：所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开关频率相同，所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的关断时刻相同，通过调节第一开关管（ s1）的占空比实现第一光伏组件（ pv1）的输出功率调节，通过调节第二开关管（ s2）的占空比实现第二光伏组件（ pv2）的输出功率调节。

8、需要注意的是上述三种控制方法相互独立，采取其中一种控制方法即可。

9、为了达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

10、一种双通道反激式光伏优化器电路，包括：第一光伏组件（ pv1）、第二光伏组件（ pv2）、第一开关管（ s1）、第二开关管（ s2）、第一磁复位二极管（ d1）、第二磁复位二极管（ d2）、第三二极管（ d3）、第四二极管（ d4）、第一变压器（ t1）、第二变压器（ t2）、输出滤波电容（ co）构成，其中第一变压器（ t1）由第一原边绕组（ np1）和第一副边绕组（ ns1）构成，第二变压器（ t2）由第二原边绕组（ np2）和第二副边绕组（ ns2）构成；

11、其中：第一光伏组件（ pv1）的正极分别连接第一开关管（ s1）的漏极和第二磁复位二极管（ d2）的阴极，第一开关管（ s1）的源极分别连接第一磁复位二极管（ d1）的阴极和第一原边绕组（ np1）同名端相连，第一原边绕组（ np1）的非同名端分别连接于第二原边绕组（ np2）的同名端、第一光伏组件（ pv1）的负极、第二光伏组件（ pv2）正极，第二光伏组件（ pv2）的正极连接第一光伏组件（ pv1）的负极并与第二原边绕组（ np2）同名端相连，第二光伏组件（ pv2）的负极分别与第一磁复位二极管（ d1）的阳极和第二开关管（ s2）的源极，第二开关管（ s2）的漏极分别连接到第二磁复位二极管（ d2）的阳极和第二原边绕组（ np2）的非同名端，第一副边绕组（ ns1）的同名端分别连接到第二副边绕组（ ns2）的同名端和输出滤波电容（ co）的负端，第一副边绕组（ ns1）的非同名端连接第三二极管（ d3）的阳极，第三二极管（ d3）的阴极连接第四二极管（ d4）的阴极和输出滤波电容（ co）的正端，第二副边绕组（ ns2）的非同名端连接第四二极管（ d4）的阳极。

12、一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，所述一种双通道反激式光伏优化器电路可以采取以下三种控制方法中的一种：

13、控制方法一：一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，其特征在于：所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开关频率相同，所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开通时刻相差二分之一开关周期，通过调节第一开关管的占空比实现第一光伏组件（ pv1）的输出功率调节，通过调节第二开关管（ s2）的占空比实现第二光伏组件（ pv2）的输出功率调节。

14、控制方法二：一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，其特征在于：所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开关频率相同，所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开通时刻相同，通过调节第一开关管（ s1）的占空比实现第一光伏组件（ pv1）的输出功率调节，通过调节第二开关管的占空比实现第二光伏组件（ pv2）的输出功率调节。

15、控制方法三：．一种双通道反激式光伏优化器电路的控制方法，其特征在于：所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的开关频率相同，所述第一开关管（ s1）和第二开关管（ s2）的关断时刻相同，通过调节第一开关管（ s1）的占空比实现第一光伏组件（ pv1）的输出功率调节，通过调节第二开关管（ s2）的占空比实现第二光伏组件（ pv2）的输出功率调节。

16、本发明具有以下有益技术效果：

17、1）采用反激变换器能够将输入输出功率隔离，提升系统安全性；

18、2）一拖二的光伏优化器结构有利于降低成本；

19、3）大部分变压器激磁能量回馈电源输入端，损耗小、效率高；

20、4）两路反激输出并联可有效减少系统器件数量，降低系统体积重量，提升系统传输效率。