扑能够有效的抑制二极管的反向恢复，同时实现主开关和辅助开关的零电压开关，使开关的电压应力不超过变换器装置的最高输入电压，结构简单、开关损耗低、体积小，适合应用于串联型微型变换器装置，而且加入了隔离电路，使得系统安全性能大大提尚。
[0068]上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的工作原理如下:在主开关S1和二极管VD^间串联一个谐振电感Ly可以有效的抑制二极管的反向恢复，但是当主开关S1*断时，谐振电感W会在主开关S i上产生很大的电压应力，为了保证电路的安全运行，就必须有一个有源箝位电路来箝位电压。由于有源箝位电路结构简单、控制方便，能够实现主开关和辅助开关的软开关，因此在单相微型变换器装置中得到广泛的应用。根据磁链守恒对励磁电感LJt立磁链方程为V。= V in*D/(1-D)，其中，D为主开关PffM脉冲占空比，V。为钳位电容端电压，Vin为输入电压。有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置需要满足一定的宽范围输入电压要求，因此将最大占空比Dniax设计为:D _= V inax/ (Vinax+Vinin)，其中，Viniax为有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置最大输入电压，Vinun为有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置最小输入电压。当输入电压为最小输入电压Vinun时，有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置达到最大占空比，可得m = (I/(1-D_))*(Vinun/V)，由上面公式可得变压器匝比:n= (Vinin+Vinax)/Vout0如图6所示，图6为有源箝位升压隔离电路开关驱动信号的示意图，在该有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置中，主开关S1和辅助开关S2的驱动信号是互补的，并且带有死区时间，主开关S1和辅助开关S2交替导通。
[0069]进一步的，参考图7，图7为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的硬件结构图，其中，所述控制器包括STM32核心控制板。采集电路110采集系统输入的电压、电流信号送给所述STM32控制器，信号经过STM32控制器的处理再经过最大功率跟踪，再经过驱动电路130对占空比信号进行驱动，最后送给有源箝位升压电路，控制开关的开断，实现直流电压的变换，将低压直流信号变换为高压直流信号。另外，该变换器装置还包括:辅助电源160，用于为所述有源箝位升压电路140、所述采集电路110、所述控制器120和所述驱动电路130供电。
[0070]本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置在直流母线前串联连接，由于是多个变换器装置串联，所以需要多路PWM信号分别驱动多路开关，如图8所示，图8为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置与直流母线连接的示意图。这种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置除了具有交流模块并网结构与并联直流母线结构的众多优点外，还具备以下明显优势:由于其输出电压低(可低于100V以下)，因此可以采用目前十分普遍的低压大电流的开关器件，同时易于采用同步整流技术，从而进一步提高系统效率；变换器装置的输入输出变比小，既可以采用隔离型拓扑也可以采用非隔离型拓扑，且系统易于优化设计，效率高；系统有源器件与无源器件的能量低，大大降低了系统成本，同时易于构成大容量系统。另外，还包括与所述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置连接的保护二极管170，在各个有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置串联时，加入该保护二极管能够防止热斑效应，当任何一个有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置模块出故障时，都不会影响其他模块的正常使用。
[0071]如图9所示，图9为本申请实施例提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置运行的主程序流程图，通过调用中断子程序可以实现最大功率跟踪算法、SPffM算法等控制方法，最终实现对有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的控制。
[0072]本申请实施例还提供了一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法如图10所示，图10为本申请实施例提供的一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法的示意图。该方法包括如下步骤:
[0073]S1:采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号；
[0074]S2:对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号；
[0075]S3:根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路的主开关和辅助开关的开启或关闭；
[0076]S4:对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压；
[0077]S5:对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。
[0078]本申请实施例提供的上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法，能够使得在保证安全的前提下，减少开关数量，降低开关应力，从而降低装置的体积，节约成本。
[0079]上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法和装置将低压直流转换成高压直流，可以应用于分布式电网的多种系统中，如光伏、风力发电、温差发电，下面以光伏领域的应用为例进行说明。
[0080]以光伏发电为基础对上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置进行仿真，图11、图12、图13和图14是利用MATLAB/S頂ULINK仿真软件得到的仿真波形，其中，图11为输入电压波形图，图12为输入电流波形图，图13为直流母线串联前输出电压波形图，图14为直流母线串联后输出电压波形图。从图11可以看出，输入的电压稳定在35V左右，从图12可以看出，输入电流大概稳定在7A左右，整个输入功率大概为250W。图13为直流母线串联前的输出电压波形，系统参数设定在100V，由图13可以看出，经过短暂的调节后，输出电压稳定在了 100V，电路的升压和隔离作用由此体现。图14为直流母线串联后的输出电压波形，本系统采用的是两个有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置串联，理论上得到的串联后的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的电压幅值为200V，由图14可以看出，经过调节之后，输出电压最终稳定在了 200V，实现了有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置的有效串联，提升了整体的输出电压，并且降低了相应器件的电压应力，安全性能得以
[0081]综上所述，本申请提供的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置具有如下特点:开关器件少，体积小，重量轻，系统可控性强，适合应用于分布式微电网等场合，而且采用的是由逆变前级控制的有源箝位升压隔离变换的方法，分级控制以便于实现直流母线前的串联，控制电路简单，动态性能好，安全性能高，稳定性强，便于多级微型变换器装置进行直流母线串联，提升了直流母线整体的输出电压。经过仿真和实验证明，在输入信号变化情况下具有很好的控制特性，能最大限度的追踪其最大功率，使装置以最大的功率来输入。
[0082]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，包括: 采集电路，用于采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号； 控制器，用于对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号；驱动电路，用于根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路的主开关和辅助开关的开启或关闭； 所述有源箝位升压电路，用于对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压； 隔离电路，用于对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。2.根据权利要求1所述的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，所述有源箝位升压电路包括有源箝位电路和升压电路。3.根据权利要求2所述的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，所述升压电路包括: 第一端与输入电压的正极连接的第一电感元件； 第一端与所述输入电压的负极连接的主开关； 所述主开关的第二端和所述第一电感元件的第二端之间连接有谐振电感。4.根据权利要求3所述的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，所述有源箝位电路包括: 第一端与所述第一电感元件的第二端连接的二极管； 所述二极管的两端并联有第一电容元件； 第一端与所述主开关的第二端连接的第二电容元件； 所述第二电容元件的第二端和所述二极管的第二端之间连接有辅助开关。5.根据权利要求4所述的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，所述隔离电路连接在所述二极管的第二端和所述主开关的第一端之间。6.根据权利要求1-5任一项所述的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，所述控制器包括STM32核心控制板。7.根据权利要求6所述的有源箝位升压隔离串联型微型变换器装置，其特征在于，还包括:辅助电源，用于为所述有源箝位升压电路、所述采集电路、所述控制器和所述驱动电路供电。8.一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法，其特征在于，包括: 采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号； 对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号； 根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路的主开关和辅助开关的开启或关闭； 对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压； 对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。
【专利摘要】本申请公开了一种有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法和装置，该装置包括：采集电路，用于采集输入直流电压电流信号和输出直流电压信号；控制器，用于对所述输入直流电压电流信号进行最大功率追踪，形成开关驱动信号；驱动电路，用于根据所述开关驱动信号，控制有源箝位升压电路的主开关和辅助开关的开启或关闭；所述有源箝位升压电路，用于对输入的直流电压信号进行高边有源箝位和升压；隔离电路，用于对经过高边有源箝位和升压的直流电压信号进行隔离，输出升压后的高频直流电压。上述有源箝位升压隔离串联型微型变换器控制方法和装置使得电压变换在保证安全性能的前提下，减少开关数量，降低开关应力，减小装置的体积，节约成本。
【IPC分类】H02M3/155, H02M3/335
【公开号】CN105071663
【申请号】CN201510591487
【发明人】王军, 李虹, 孙章, 冯朝润, 张俊峰
【申请人】西华大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月15日