一种电压型Tran-z-source微型逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电压型Tran-z-source微型逆变器。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着社会工业化的发展，世界范围内对能源的需求日益增长，传统的化石 能源面临枯竭，并且化石燃料的使用对环境造成了巨大破坏。在能源枯竭与环境污染日益 严重的今天，太阳能作为清洁的可再生能源，日益受到国际社会的广泛关注，以太阳能发电 为基础的供电系统和电气装置得到了深入的研宄与开发。太阳能光伏发电已经成为当今利 用太阳能最主要的方式之一。光伏并网发电是目前人们使用太阳能的重要方式。传统集中 式光伏并网系统是由许多紧密相连的太阳能电池板组成。这些电池板首先分组串联，然后 并联起来形成光伏阵列。阵列产生的直流电会流到位于电池板侧旁的集中式并网逆变器， 由其逆变器完成DC/AC转换连接到电网，并找出最大功率跟踪点以优化光伏并网系统的效 率。随着技术日趋成熟和不断发展，集中式光伏并网发电系统的存在问题也逐渐引起了关 注。
[0003] (1)集中式光伏并网发电系统中，单台逆变器的故障可能会导致整个系统的崩溃， 装置维护期间光伏阵列产生的能量被浪费。
[0004] (2)集中式并网系统的可扩展性较差。
[0005] (3)MPPT最大功率跟踪无法兼顾每块光伏板，使总输出功率达到最大。
[0006] 针对集中式并网系统存在的问题，微型逆变器并网系统与串联直流模块并网系统 为代表的分布式并网方案成为当前的研宄热点。直流模块模块仍需集中式并网逆变器，系 统的可靠性仍受集中式逆变器的限制。微型逆变器并网系统可以有效解决集中式并网系统 逆变器的可靠性问题对系统的影响。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种用于光伏分布式发电的输入电流连续的电压型 Tran-z-source微型逆变器
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电压型Tran-z-source微型逆变器。 其特征在于：所述变换器包括一个滤波电感1^、一对耦合电感L2P和L2S、第一储能电容心、第 二储能电容c2、一个二极管Di、一个H桥逆变器；
[0009] 所述滤波电感U与输入电源串联；二极管D:与耦合电感初级L2P串联后与第一储 能电容Q并联，二极管Di的阳极与滤波电感L广端相连，阴极与耦合电感初级L2P的同名 端相连；
[0010] 所述第二储能电容(：2的一端接耦合电感初级L2P的异名端另一端接耦合电感次级 L2S的异名端，耦合电感次级L2S的同名端接地；
[0011] 所述H桥逆变器的正极接耦合电感的初级L2P的异名端，H桥的负极接耦合电感次 级L2S的同名端。
[0012] 所述H桥逆变器具有一个直通工作状态，为所述耦合电感L2P和L2S储能。
[0013] 在一较佳实施例中：所述H桥逆变器的控制信号由SPWM信号和直通信号叠加。
[0014] 在一较佳实施例中：所述SPWM信号通过两个反相正弦波与三角载波交截而得。
[0015] 在一较佳实施例中：所述直通信号通过直流电压土Vp与三角载波交截而得。
[0016] 在一较佳实施例中：所述Vp的值大于正弦波的幅值。
[0017] 相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
[0018] 本发明提供的一种电压型Tran-z-source微型逆变器，通过改变親合电感的西数 比和逆变桥的短路模态占空比来调节逆变母线的电压增益。理论上该逆变器能够实现零到 无穷大的任意升降压。与常规逆变器相比，在获取电压大增益的情况下，输入电流的纹波较 小，电容电压应力低。该逆变器适合于微网系统具有低压输出的分布式光伏发电场合。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明实施例中电压型Tran-z-source微型逆变器电路图。
[0020] 图2为本发明实施例中恒定直通零矢量控制策略。
[0021] 图3为本发明实施例中等效工作模态一电路图。
[0022] 图4为本发明实施例中等效工作模态二电路图。
[0023] 图5为本发明实施例中等效工作模态三电路图。
[0024] 图6为本发明实施例中变换器等效电路工作时序图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的阐述。
[0026] 图1为本发明提供的一种电压型Tran-z-source微型逆变器，所述变换器包括一 个滤波电感U、一对耦合电感L2P和L2S、第一储能电容Q、第二储能电容C2、一个二极管Dp 一个H桥逆变器；所述滤波电感U与输入电源串联；二极管D:与耦合电感初级L2P串联后 与第一储能电容Q并联，二极管Di的阳极与滤波电感L端相连，阴极与耦合电感初级L2P 的同名端相连；所述第二储能电容(：2的一端接耦合电感初级L2P的异名端另一端接耦合电 感次级L2S的异名端，耦合电感次级L2S的同名端接地；所述H桥逆变器的正极接耦合电感 的初级L2P的异名端，H桥的负极接耦合电感次级L2S的同名端。
[0027] 下面简要介绍该变换器的基本工作原理和简要的控制策略。相对于传统的逆变器 它有一个直通工作状态。该直通状态可以为耦合电感L2P和L2S储能，从而实现实现升压。 为了不影响逆变器的SPWM控制输出波形，将直通状态嵌入传统零矢量状态中。恒定直通零 矢量控制策略如图2示。其中通过两个反相正弦波与三角载波交截产生SPWM控制信号， 同时由直流电压土Vp与三角载波交截得到直通控制信号，产生直通占空比D。。由SPWM信 号和直通信号叠加后作为控制逆变桥四个开关管的控制信号。由图可知Vp幅值大于正弦 波幅值，这样直通零矢量状态必定能嵌入传统零矢量状态中，对逆变器SPWM控制没有影 响。
[0028] 工作时，变换器有三个等效工作模态，（1)开关管Sp&或S3、S4导通或S^S2、S3、 S4导通（短路）（2)开关管全部断开（开路）（3)开关管Sl、S3或S2、S4导通（有效工作 模态），其等效电路分别如图3、图4、图5示，该变换器工作时序图如图5所示，变换器的三 个工作模态，具体分析如下：
[0029] 等效工作模态一（ta-ti):开关管S3、S4导通或Si、S2、S3、S4导通（短路）， 此时Vbus= 〇,其等效电路图如图3所示，电路中有两个回路。回路1由电源、滤波电感 第一储能电容Q、耦合电感次级L2S构成，滤波电感Li、第一储能电容Q、电源串联给耦合电 感充电。回路2由第二储能电容(：2、親合电感次级L2S构成，储能电容C2给耦合电感充电。
[0030] 等效工作模态二:开关管全部断开，设此时Vbus=Va其等效电路图如图4 所示，电路中有两个回路。回路1由电源、滤波电感U、二极管Di、耦合电感初级L2P、第二储 能电容C2构成，电源和耦合电感初级L2P串联给滤波电感Li和第二储能电容C2充电。回路 2由储能电容Q、二极管Di、親合电感初级L2P构成，耦合电感初级L2P给第一储能电容C:充 电。
[0031]等效工作模态三）：开关管S1、S3或S2、S4导通（有效工作模态），此时 Vbus=Va。其等效电路图如图5所示，工作模态III与工作模态II相比，电路中多了一个回路， 由电源、滤波电感U、二极管D1、耦合电感初级L2P、负载、耦合电感次级L2S构成，电源和耦合 电感给滤波电感U和负载充电。
[0032] 稳态增益分析：做小纹波近似，稳态时忽略电压纹波和开关占空比扰动，在稳定状 态下滤波电感U两端的平均电压为零，由此可得。
【主权项】
1. 一种电压型Tran-Z-Source微型逆变器。其特征在于：所述变换器包括一个滤波电 感L 1、一对耦合电感L2p和L 2S、第一储能电容C1、第二储能电容C2、一个二极管D1、一个H桥 逆变器； 所述滤波电感L1与输入电源串联；二极管D 1与耦合电感初级L 2P串联后与第一储能电 容C1并联，二极管D i的阳极与滤波电感L广端相连，阴极与耦合电感初级L2p的同名端相 连； 所述第二储能电容(：2的一端接耦合电感初级L 2P的异名端另一端接耦合电感次级L 2S 的异名端，耦合电感次级L2s的同名端接地； 所述H桥逆变器的正极接耦合电感的初级L2p的异名端，H桥的负极接耦合电感次级L2s 的同名端。 所述H桥逆变器具有一个直通工作状态，为所述耦合电感L2p和L 2S储能。
2. 根据权利要求1所述的一种电压型Tran-z-source微型逆变器，其特征在于：所述H 桥逆变器的控制信号由SPWM信号和直通信号叠加。
3. 根据权利要求2所述的一种电压型Tran-z-source微型逆变器，其特征在于：所述 SPWM信号通过两个反相正弦波与三角载波交截而得。
4. 根据权利要求3所述的一种电压型Tran-z-source微型逆变器，其特征在于：所述 直通信号通过直流电压土Vp与三角载波交截而得。
5. 根据权利要求4所述的一种电压型Tran-z-source微型逆变器，其特征在于：所述 Vp的值大于正弦波的幅值。
【专利摘要】本发明公开了一种电压型Tran-z-source微型逆变器，该变换器由一对耦合电感、一个滤波电感、两个储能电容、一个二级极管和一个H桥逆变器组成。其中的逆变器可以工作于三个模态，即短路、开路和有效工作模态，通过改变耦合电感的匝数比和逆变桥的短路模态占空比来调节逆变母线的电压增益。理论上该逆变器能够实现零到无穷大的任意升降压。该逆变器通过直通状态实现升降压，不存在同一桥臂不能直通的问题，所有传统PWM控制方法均可用于该变换器；与常规逆变器相比，在获取电压大增益的情况下，输入电流的纹波较小，电容电压应力低。该逆变器适合于微网系统具有低压输出的分布式光伏发电场合。
【IPC分类】H02M7-5387, H02M3-06
【公开号】CN104578882
【申请号】CN201510043983
【发明人】何良宗, 廖育贤, 李彤
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月28日