適用于低壓光伏發電系統的高效隔離變流器技術方案

本實用新型專利技術公開一種適用于低壓光伏發電系統的高效隔離變流器，包括輸入源、輸入電容、三個電感、六個功率開關管、箝位電容、變壓器、四個二極管、三個輸出電容和負載，變壓器包括原邊繞組和三個副邊繞組。此結構通過功率開關管及電感構建升壓電路，在工作時，利用功率開關管和電感分別在變流器的變壓器原邊和副邊形成升壓電路，且利用變壓器多繞組提升升壓能力，利用副邊的輸出電容和二極管進一步形成具有升壓能力的電路結構，從而整體達到非常高的電壓增益，具有電壓增益高、輸入輸出電流紋波小、軟開關、高效率的特性。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本技術公開一種適用于低壓光伏發電系統的高效隔離變流器，包括輸入源、輸入電容、三個電感、六個功率開關管、箝位電容、變壓器、四個二極管、三個輸出電容和負載，變壓器包括原邊繞組和三個副邊繞組。此結構通過功率開關管及電感構建升壓電路，在工作時，利用功率開關管和電感分別在變流器的變壓器原邊和副邊形成升壓電路，且利用變壓器多繞組提升升壓能力，利用副邊的輸出電容和二極管進一步形成具有升壓能力的電路結構，從而整體達到非常高的電壓增益，具有電壓增益高、輸入輸出電流紋波小、軟開關、高效率的特性。【專利說明】適用于低壓光伏發電系統的高效隔離變流器
本技術屬于光伏發電系統中的功率變流器
，特別涉及一種適用于低壓光伏發電系統的高升壓高效隔離變流器。
技術介紹
光伏并網發電已經成為太陽能發電應用的主要形式，也是解決能源危機、環境污染等問題，實現清潔能源利用的主要途徑之一。 太陽能光伏電池的連接方式包括串聯和并聯兩種方式。因為單個光伏電池的輸出電壓很低，典型值為20V?60V，低壓并聯光伏發電系統能夠保證光伏側的低電壓，不存在高壓直流引起的安全性、可靠性、電弧等問題，且能夠使得各光伏電池之間的電流相互解耦，最大程度提高整個光伏發電系統的效率和可靠性。但是，為了實現光伏并網發電，必須要能夠給并網逆變器提供足夠高的直流母線電壓，例如，單相光伏并網逆變器的直流母線電壓一般為400V，而三相光伏并網逆變器的直流母線電壓則達到800V以上。因此，對于低壓光伏并網發電系統而言，其中需要解決的一個關鍵技術問題是如何構建高效率的隔離型升壓直流變流器，將較低的光伏電壓高效率地提升到并網逆變器所需的很高的直流母線電壓。 常規的隔離直流變流器通常依靠調節變壓器的變比來實現高升壓的目的，但是變壓器變比的增加會極大地增加變壓器的漏感，增加功率器件特別是變壓器副邊整流側功率器件的電壓應力，從而降低變流器的效率。常規的隔離升壓直流變流器通常在變壓器的原邊形成升壓電路，能夠在一定程度上減小所需的變壓器變比，并且降低變壓器副邊整流側功率器件的電壓應力。但是，僅通過原邊側電路升壓的方式，一方面升壓能力有限，另一方面還會極大地增加原邊側開關器件的電壓應力，也不利于變流器效率的提高。近年來，相繼提出了一些軟開關電路，雖然能夠在一定程度上改善功率器件的開關特性，改善效率，但所附加的輔助器件數量較多、電路較復雜，而且其本身并沒有能夠提升變流器自身的升壓能力，有待改進。
技術實現思路
本技術的目的，在于提供一種適用于低壓光伏發電系統的高效隔離變流器，其具有電壓增益高、輸入輸出電流紋波小、軟開關、高效率的特性。 為了達成上述目的，本技術的解決方案是: —種適用于低壓光伏發電系統的高升壓高效隔離變流器，包括輸入源、輸入電容、第一至第三電感、第一至第六功率開關管、箝位電容、變壓器、第一至第四二極管、第一至第三輸出電容和負載，其中，變壓器包括原邊繞組和第一至第三副邊繞組；所述輸入源的正極分別連接輸入電容的一端、第一電感的一端和第二電感的一端，輸入源的負極分別連接輸入電容的另一端、箝位電容的一端、第二功率開關管的源極和第四功率開關管的源極，箝位電容的另一端分別連接第一功率開關管的漏極和第三功率開關管的漏極，而第一功率開關管的源極分別連接第一電感的另一端、第二功率開關管的漏極和變壓器原邊繞組的同名端，第三功率開關管的源極分別連接第二電感的另一端、第四功率開關管的漏極和變壓器原邊繞組的異名端；所述變壓器的第一副邊繞組的同名端連接第三電感的一端，而第三電感的另一端分別連接第二副邊繞組的異名端、第五功率開關管的漏極和第一二極管的陽極，第二副邊繞組的同名端則連接第二輸出電容的一端，第二輸出電容的另一端分別連接第三二極管的陽極和第二二極管的陰極，第三二極管的陰極分別連接第四二極管的陰極、第一輸出電容的一端和負載的一端，第一輸出電容的另一端分別連接負載的另一端、第五功率開關管的源極和第六功率開關管的源極，而第六功率開關管的漏極分別連接第一副邊繞組的異名端、第二二極管的陽極和第三副邊繞組的同名端，而第三副邊繞組的異名端連接第三輸出電容的一端，該第三輸出電容的另一端分別連接第一二極管的陰極和第四二極管的陽極。 上述所有功率開關管采用具有內在體二極管或反并聯二極管的功率器件。 上述所有功率開關管均采用MOSFET或IGBT。 采用上述方案后，本技術通過功率開關管及電感構建升壓電路，在工作時，利用功率開關管和電感分別在變流器的變壓器原邊和副邊形成升壓電路，且利用變壓器多繞組提升升壓能力，利用副邊的輸出電容和二極管進一步形成具有升壓能力的電路結構，從而整體達到非常高的電壓增益，具有如下技術效果: (I)變流器的原邊電路和副邊電路具有多重升壓能力，能夠實現非常高的電壓增.、/■ M ; (2)所有功率開關管能夠在全負載范圍內實現軟開關，變換效率高； (3)所有功率開關管能夠實現電壓自動箝位，器件應力低。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是本技術隔離變流器的電路原理圖； 圖2是本技術隔離變流器的主要工作波形圖； 圖3至圖7是本技術隔離變流器在各開關模態的等效電路圖。 【具體實施方式】 以下將結合附圖，對本技術的技術方案進行詳細說明。 如圖1所示，本技術提供一種適用于低壓光伏發電系統的高升壓高效隔離變流器，包括輸入源Uin、輸入電容Cin、第一電感Lfl、第二電感Lf2、第三電感Lf3、第一功率開關管S1、第二功率開關管S2、第三功率開關管S3、第四功率開關管S4、第五功率開關管S5、第六功率開關管S6、箝位電容Ca、變壓器T、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第一輸出電容Ctjl、第二輸出電容Ctj2、第三輸出電容Ctj3和負載R。，其中，變壓器T包括原邊繞組WP、第一副邊繞組Ws1、第二副邊繞組Ws2和第三副邊繞組Ws3;具體的連接關系是:輸入源Uin的正極分別連接輸入電容Cin的一端、第一電感Lfl的一端和第二電感Lf2的一端，輸入源Uin的負極分別連接輸入電容Cin的另一端、箝位電容Ca的一端、第二功率開關管S2的源極和第四功率開關管S4的源極，箝位電容Ca的另一端分別連接第一功率開關管S1的漏極和第三功率開關管S3的漏極，而第一功率開關管SI的源極分別連接第一電感Lfl的另一端、第二功率開關管S2的漏極和變壓器T的原邊繞組Wp的同名端，第三功率開關管S3的源極分別連接第二電感Lf2的另一端、第四功率開關管S4的漏極和變壓器T的原邊繞組Wp的異名端；所述變壓器T的第一副邊繞組Wsi的同名端連接第三電感Lf3的一端，而第三電感Lf3的另一端分別連接第二副邊繞組Ws2的異名端、第五功率開關管S5的漏極和第一二極管D1的陽極，第二副邊繞組Ws2的同名端則連接第二輸出電容Ctj2的一端，第二輸出電容Ctj2的另一端分別連接第三二極管D3的陽極和第二二極管D2的陰極，第三二極管D3的陰極分別連接第四二極管D4的陰極、第一輸出電容Ctjl的一端和負載R。的一端，第一輸出電容Ctjl的另一端分別連接負載R。的另一端、第五功率開關管S5的源極和第六功率開本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于低壓光伏發電系統的高效隔離變流器，其特征在于：包括輸入源、輸入電容、第一至第三電感、第一至第六功率開關管、箝位電容、變壓器、第一至第四二極管、第一至第三輸出電容和負載，其中，變壓器包括原邊繞組和第一至第三副邊繞組；所述輸入源的正極分別連接輸入電容的一端、第一電感的一端和第二電感的一端，輸入源的負極分別連接輸入電容的另一端、箝位電容的一端、第二功率開關管的源極和第四功率開關管的源極，箝位電容的另一端分別連接第一功率開關管的漏極和第三功率開關管的漏極，而第一功率開關管的源極分別連接第一電感的另一端、第二功率開關管的漏極和變壓器原邊繞組的同名端，第三功率開關管的源極分別連接第二電感的另一端、第四功率開關管的漏極和變壓器原邊繞組的異名端；所述變壓器的第一副邊繞組的同名端連接第三電感的一端，而第三電感的另一端分別連接第二副邊繞組的異名端、第五功率開關管的漏極和第一二極管的陽極，第二副邊繞組的同名端則連接第二輸出電容的一端，第二輸出電容的另一端分別連接第三二極管的陽極和第二二極管的陰極，第三二極管的陰極分別連接第四二極管的陰極、第一輸出電容的一端和負載的一端，第一輸出電容的另一端分別連接負載的另一端、第五功率開關管的源極和第六功率開關管的源極，而第六功率開關管的漏極分別連接第一副邊繞組的異名端、第二二極管的陽極和第三副邊繞組的同名端，而第三副邊繞組的異名端連接第三輸出電容的一端，該第三輸出電容的另一端分別連接第一二極管的陰極和第四二極管的陽極。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：高峰，
申請(專利權)人：上海索來威新能源技術有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31