專利名稱：一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子逆變器輸出和高頻變換技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器。
背景技術(shù)：
光伏電池陣列的輸出電壓較低，例如12V或24V等，根據(jù)電網(wǎng)電壓規(guī)格，現(xiàn)有用電設(shè)備一般需要有效值為110V、220V交流方波電壓或幅值大于220 V2 V的交流正弦波電壓，一般需要通過高增益、高效率DC-DC變換器升壓后，才能滿足現(xiàn)有用電設(shè)備的供電要求。近年來，光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)整機(jī)的體積、重量和效率的要求越來越高，高頻化雖然在裝置小型化方面起了重要作用，但由于傳統(tǒng)光伏裝置總是要用到高變比的變壓器，在高頻下，常規(guī)的變壓器匹配對(duì)變壓器的要求較高、成本昂貴。在設(shè)計(jì)匹配變壓器時(shí)，主要受到鐵心的限制。在大功率、高頻時(shí)普通低成本變壓器鐵心(硅鋼片等)效率低、體積大、噪音大。在高頻、小功 率電源得到很好使用的鐵氧體類鐵心的體積在生產(chǎn)中又受到限制，不適于在大功率場(chǎng)合應(yīng)用?，F(xiàn)在雖有非常適合設(shè)計(jì)高頻大功率電源變壓器的非晶鐵心材料得到應(yīng)用，但這種鉄心生產(chǎn)エ藝復(fù)雜，成本很高。另外，設(shè)計(jì)和制造高變比的大功率高頻變壓器也存在技術(shù)和エ藝上的困難。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器，解決了對(duì)光伏電池組輸出電壓的升壓的現(xiàn)有高頻大功率電源變壓器生產(chǎn)エ藝復(fù)雜造成成本高的問題。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器，包括依次連接的光伏陣列電池板、全橋逆變電路、基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路、變頻電路、濾波電路和負(fù)載，其中全橋逆變電路、變頻電路和負(fù)載還分別于DSP微處理器連接，其中全橋逆變電路用于電源的高頻環(huán)節(jié)，并通過移相控制調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變換器的軟開關(guān)；基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路是通過對(duì)電路拓?fù)涞倪x擇以及合理的負(fù)載匹配參數(shù)，形成高電壓增益的輸出特性；變頻電路用于高頻與低頻的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將高頻電壓轉(zhuǎn)換成エ頻電壓，DSP微處理器用于實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的算法實(shí)現(xiàn)和負(fù)載諧振電路的頻率匹配。本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在干，其中基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路與變頻電路之間還鏈接有高頻變壓器，高頻變壓器用于電氣隔離。本實(shí)用新型的有益效果是，利用具有三個(gè)儲(chǔ)能元件構(gòu)成的諧振槽路，通過對(duì)諧振元件的設(shè)計(jì)使諧振槽路對(duì)輸入電壓進(jìn)行變換。在不需變壓器的情況下，對(duì)逆變器的輸出進(jìn)行電壓和電流的變換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于光伏電池組輸出電壓的升壓作用。
圖I是本實(shí)用新型一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是利用matlab繪制出的諧振槽路固有參數(shù)的關(guān)系曲線；圖3是仿真實(shí)驗(yàn)拓?fù)渥儞Q前和變換后逆變器輸出電壓電流波形圖。圖中，I.光伏陣列電池板，2.全橋逆變電路，3.基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路，4.高頻變壓器，5.變頻電路，6.濾波電路，7.負(fù)載，8. DSP微處理器。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)用新型一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器，如圖I所示，包括依 次連接的光伏陣列電池板I、全橋逆變電路2、基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路3、變頻電路5、濾波電路6和負(fù)載7，全橋逆變電路2、變頻電路5和負(fù)載7還分別于DSP微處理器8連接。在光伏逆變器電源中，在不需要變壓器隔離或者難以制造高變比、高頻大功率變壓器時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏輸出的升壓作用。高頻變壓器4有電氣隔離的作用，因?yàn)榛谪?fù)載諧振的負(fù)載匹配電路3可以代替變壓器，在不考慮隔離的情況下，可以省去高頻變壓器4。在需要高頻變壓器4隔離情況下，也可以降低高頻變壓器4的變比，或者變比為1，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造問題。其中光伏陣列電池板I中，單塊光伏電池板的電壓為12V,將數(shù)塊光伏板連結(jié)在一起就形成了光伏陣列，小型単相光伏發(fā)電系統(tǒng)中，太陽能電池板電壓一般采取40—60V。因此，光伏電池板需要進(jìn)行DC-DC環(huán)節(jié)升壓至350V以上以確保并網(wǎng)或著獨(dú)立發(fā)電的成功。全橋逆變電路2是作為電源的高頻環(huán)節(jié)，并通過移相控制調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變換器的軟開關(guān)?；谪?fù)載諧振的負(fù)載匹配電路3是基于負(fù)載諧振技術(shù)的電壓電流特性轉(zhuǎn)換電路，通過對(duì)電路拓?fù)涞倪x擇以及合理的負(fù)載匹配參數(shù)，形成高電壓增益的輸出特性。如圖2所示，圖2a為該拓?fù)潆S頻率的變化趨勢(shì)，b為該拓?fù)潆S諧振槽路參數(shù)的變化趨勢(shì)。變頻電路5作為高頻-低頻的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將高頻電壓轉(zhuǎn)換成エ頻電壓，供用戶使用。DSP微處理器8用于實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的算法實(shí)現(xiàn)和負(fù)載諧振電路的頻率匹配。整個(gè)電源采用DSP微處理器8控制，實(shí)現(xiàn)全橋移相功率調(diào)節(jié)的同吋，使全橋逆變器工作在軟開關(guān)狀態(tài)。本實(shí)用新型的仿真結(jié)果如圖3所示，圖中方波電壓Uin為變換前的逆變器輸出電壓，有效值為48V，正弦波Uo為變換后的逆變器輸出電壓，有效值為182V，輸出電流Io為正弦波，輸出功率為1000W，這表明此三階諧振電路實(shí)現(xiàn)了負(fù)載的匹配作用，進(jìn)行了升壓的效果。這樣就可以滿足光伏升壓的要求，具有很大的使用價(jià)值。
權(quán)利要求1.一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器，其特征在于，包括依次連接的光伏陣列電池板(I)、全橋逆變電路(2)、基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路(3)、變頻電路(5)、濾波電路(6)和負(fù)載(7)，所述全橋逆變電路(2)、變頻電路(5)和負(fù)載(7)還分別于DSP微處理器⑶連接， 其中全橋逆變電路(2)用于電源的高頻環(huán)節(jié)，并通過移相控制調(diào)節(jié)輸出電壓和輸出功率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)變換器的軟開關(guān)；基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路(3)是通過對(duì)電路拓?fù)涞倪x擇以及合理的負(fù)載匹配參數(shù)，形成高電壓增益的輸出特性；變頻電路(5)用于高頻與低頻的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，將高頻電壓轉(zhuǎn)換成工頻電壓，DSP微處理器(8)用于實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤的算法實(shí)現(xiàn)和負(fù)載諧振電路的頻率匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變換器，其特征在于，基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路(3)與變頻電路(5)之間還鏈接有高頻變壓器(4)，高頻變壓器(4)用于電氣隔離。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于三階負(fù)載諧振技術(shù)的光伏升壓變換器，包括依次連接的光伏陣列電池板、全橋逆變電路、基于負(fù)載諧振的負(fù)載匹配電路、變頻電路、濾波電路和負(fù)載，所述全橋逆變電路、變頻電路和負(fù)載還分別于DSP微處理器連接。解決了對(duì)光伏電池組輸出電壓的升壓的現(xiàn)有高頻大功率電源變壓器生產(chǎn)工藝復(fù)雜造成成本高的問題。
文檔編號(hào)H02M7/44GK202524317SQ20122006605
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月27日
發(fā)明者李金剛, 馬慶媛 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)