高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力电子技术领域，特别是设及一种高功率密度长寿命反激式微型光 伏并网逆变器，属于光伏发电并网、直流/交流值C/AC)和直流/直流值C/DC)变换器领域。
【背景技术】
[0002] 光伏发电具有清洁环保、可再生等优点，是应对能源紧缺、气候变化的一个有效途 径。随着环境污染、能源紧缺等问题日益严重，人们越来越关注太阳能该种清洁可再生能源 的应用，光伏太阳能是极具发展前景的新一代能源。光伏逆变器是将太阳能电池板产生的 直流电转换成交流电并注入到电网的关键环节，传统的光伏系统将若干太阳能电池板通过 串并联组合，把能量集中送到一个或多个逆变器，再由逆变器生成交流电送入电网。该种集 中式发电方式往往受制于发电效率低、安装不易、电池板匹配困难等缺点。微型光伏逆变器 通过给每块光伏组件单独配置控制器，可W实现每块太阳能电池板最大功率跟踪，同时，微 型光伏逆变器具有即插即用、安装简单、灵活扩容、系统变换效率高等优点，所W引起了广 泛关注。
[0003] 微型光伏逆变器的实际瞬时输出功率W二倍输出电压频率脉动，输入功率和输出 功率之间存在一个较大的低频脉动功率，该脉动功率将导致输入电流中存在二次纹波电 流，影响太阳能电池板的最大功率跟踪，还会增大开关管的电流应力、导通损耗W及磁性元 件损耗，从而降低系统的变换效率。因此，有必要平衡输入输出功率之间的低频脉动功率、 抑制微型光伏逆变器中输入二次纹波电流含量。虽然可W增大输入侧电容容量W平衡该脉 动功率和减小输入二次纹波电流，然而，高质量电解电容在额定温度l〇5°C下，使用寿命一 般在10化左右，并且随着温度升高和电解液挥发寿命会大大减短；并且大容量电容将使得 微型逆变器体积增大，可靠性降低，不利于提高逆变器的功率密度。此外，传统的解决方法 通过在中间母线上并联一个双向变换器，利用其提供输出功率所需的脉动功率，进而平衡 该脉动功率和抑制输入二次纹波电流含量，然而该样的解决方法会使系统变得复杂，整机 效率降低，增加的双向变换器又使得控制方式变得更加困难，并不适合微型光伏逆变器的 发展趋势。因此，开发体积小、控制简单、高效率、高可靠性的零输入二次纹波电流含量微型 光伏逆变器成为光伏并网行业亟需解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于克服微型光伏逆变器输入功率脉动大和输入二次纹波电流含量 大的缺点，克服传统微型光伏逆变器因使用大量输入电容或增加额外的装置抑制输入二次 纹波方法造成逆变器体积增大、寿命短、控制复杂、效率降低、可靠性低等不足，提供一种高 功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器，具有体积小、功率密度高、控制简单、寿命长、 输入二次纹波电流含量低和最大功率点跟踪精度高的特点和优点。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案；一种高功率密度长寿命反激式微型 光伏并网逆变器，其特征在于，其包括太阳能光伏阵列、输入滤波电容、反激变换器、输出滤 波电容、辅助电路、工频DC/AC变换器W及电网，所述太阳能光伏阵列依次连接输入滤波电 容、反激变换器、输出滤波电容、辅助电、工频DC/AC变换器W及电网。
[0006] 优选地，所述太阳能光伏阵列的正负输出端分别与输入滤波电容的两端相连；所 述反激变换器由第一二极管、原边绕组、副边绕组、第一开关管、第二二极管和第二开关管 组成；所述第一二极管的阳极连接太阳能光伏阵列的正输出端，阴极连接原边绕组同名端； 所述原边绕组的异名端与所述第一开关管的漏极连接，所述第一开关管的源极与太阳能光 伏阵列的负输出端相连；所述副边绕组异名端与第二二极管的阳极相连，所述第二二极管 的阴极与第二开关管漏极相连；所述第二开关管源极与输出滤波电容一端相连，输出滤波 电容另一端与副边绕组同名端相连；所述工频DC/AC变换器两个输入端与输出滤波电容两 端相连，工频DC/AC变换器的两个输出端分别连接电网的正极和负极；所述辅助电路由副 边辅助绕组、第=二极管、储能电容、第四二极管、原边辅助绕组和第=开关管组成；所述副 边辅助绕组异名端与第=二极管的阳极相连，第=二极管阴极与储能电容的正极相连，储 能电容的负极与副边辅助绕组同名端相连；所述储能电容的正极与第四二极管管阳极相 连，第四二极管管阴极与原边辅助绕组的同名端相连；所述原边辅助绕组异名端与第=开 关管的漏极连接，第=开关管的源极与储能电容的负极相连。
[0007] 优选地，所述原边绕组、原边辅助绕组、副边绕组和副边辅助绕组绕制在同一磁巧 上，共同构成反激变压器。
[0008] 优选地，所述输入滤波电容、输出滤波电容和储能电容均为CBB电容或薄膜电容 等非电解电容。
[0009] 优选地，所述辅助电路通过给储能电容充电和放电W平衡输入功率和输出功率之 间的低频脉动功率，进而抑制输入二次纹波电流含量，并提高光伏最大功率点跟踪精度。
[0010] 优选地，所述第一开关管控制储能电容的平均电压，在一个工频周期内第一开关 管的占空比基本不变，且第一开关管采用峰值电流控制方式。
[0011] 优选地，所述第=开关管在输入功率大于输出功率时处于恒关断状态，控制第二 开关管为输出提供所需功率。
[0012] 优选地，所述第二开关管在输入功率小于输出功率时处于恒开通状态，控制第= 开关管为输出提供所需功率。
[0013] 优选地，所述第二开关管与第一开关管在输入功率大于输出功率时同时开通，实 现第二开关管零电压零电流开通，减小第二开关管的开通损耗。
[0014] 优选地，所述第一开关管、第二开关管、第=开关管该=个开关管在一个工频周期 内只有两个开关管有开关动作，减小了开关损耗。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点是；一， 通过给辅助电路储能电容充电和放电W平衡输入功率和输出功率之间的低频脉动功率，进 而抑制输入二次纹波电流含量、提高光伏最大功率点跟踪的精度；二，该逆变器原边绕组、 原边辅助绕组）、副边绕组和副边辅助绕组绕制在同一磁巧上共同构成反激变压器提高了 逆变器的功率密度，使用非电解电容提高了功率密度和逆变器寿命；=，=个开关管（第一 开关管、第二开关管、第=开关管）在一个工频周期内只有两个开关管动作，开关损耗低； 四，该电路拓扑具有体积小、功率密度高、控制简单、寿命长、输入二次纹波电流含量低和最 大功率点跟踪精度高的特点和优点。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器的电路图。
[0017] 图2为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器的主要工作原理波 形图。
[0018] 图3为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器的电路拓扑等效电 路图。
[0019] 图4为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器在Ph〉p。条件下的开 关管逻辑序列和主要工作原理波形。
[0020] 图5(a)至图5(d)为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器在 Ph〉P。条件下各开关模态等效电路图。
[0021] 图6为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器在Ph<p。条件下的开 关管逻辑序列和主要原理波形图。
[0022] 图7(a)至图7(d)为本发明高功率密度长寿命反激式微型光伏并网逆变器在 Ph<P。条件下各开关模态等效电路图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和优选实施例，进一步阐明本发明。
[0024] 如图1所示，本发明高功率密度长寿