交错并联反激型并网发电微逆变器的原理分析及其设计

第 ３ 期
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Ｎｏ． ３ Ｍａ ｖ ． ２０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｕ ｐ ｐｌ ｙ
交错并联反激型并 网发 电微逆变器 的 原理分析及其设计
王 志彬 ， 方 宇， 赵 齐齐， 张金 银 ， 朱 忠虎 ， 张 丽
ｓ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ， Ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｏ ｒ ， Ｄ ｉ ｏ ｄ ｅ ， Ｒ Ｃ Ｄ） 构 成缓 冲吸 收 电路 ， 但
第 ３ 期
王志彬 ， 等： 交 错 并联 反激 型并 网发 电微 逆 变 器 的 原 理分 析 及 其 设 计
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２ 有源钳位 电路分析
２ ． １ 有 源钳位 电路
为 了 进一 步减 小 微逆 变 器体 积 ， 文 中反激 型 变 换 器设 计在 电流 连续 工作模 式 。当反激 开关管 关断
过对 各模 块 的输 出 功率进 行 优化 ， 使 得整 体 的输 出
功率 最大 化 。这样 即使有 部 分 电池板 受 到 阴影 、 灰
出 电流纹 波 ， 从 而 降低 输 出 电流 的 Ｔ Ｈ Ｄ。有源 钳位
电路 的应 用 ， 进 行 恰 当 的设 计 ， 可 实现 反 激 电 路 中 主 开关 管 的零 电压 开关 ，从 而 提 高装 置 的 转换 效 率。
响其 它组件 的正 常使用 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 Ｏ ｌ — Ｏ ５ 基 金 项 目： 中 国博 士 后 基 金 资 助项 目 （ ２ ０ １ １ ０ ４ ９ １ ３ ３ １ ）
１ 交错 反 激 并 网微逆 变 器 的工 作原 理
图 ｌ是交 错 并 联 反 激 型微 逆 变 器 系 统 的 结 构 示意图， 该 电路 输入 接光 伏 组件 。经 调制 的 高频 正
尘覆盖 ， 微 型逆变 电源仍 可 以实现局 部 Ｍ Ｐ Ｐ （ 最 大功 率点１ 的最佳 跟踪 ， 所 以微 型逆变 器 的使 用 可 以提高 整体 系统 转 换效 率【 “ ～ ５ １ 。使 用 微型 逆变 器 的另一 好 处 就是 ， 即使 当一 个 逆 变 器 出现 故 障 时 ， 也 不 会 影
引言
过去 十年 期 间 ，新 能 源利 用 技 术 不 断 发 展 成 熟， 尤 其是 分 布 式 发 电 技 术 ． 在 用 电 需求 点 就 可 以 充分利 用丰 富的 自然资 源［ １ － ４ ］ 。为 了能 向用 户提供 合 格 的电能 ． 需 通过 光 伏 电站或 其他 形式 的新 能源 发
文献 ［ ５ ， １ ５ ］ 探 索 了不 同 电路 结 构 的微 逆 变器 ， 其 中反 激变 换器 ， 能将 较低 的 Ｐ Ｖ 电池 板 电压 （ ２ ０ ～ ４ ５ Ｖ ｄ ｃ ） 升压 至较高 整流 输 出 。 并 能实 现 Ｐ Ｖ 电池板 和 电网 的 电气 隔 离 ； 又 因反激 变换 器输 出没 有 续 流 二极 管 ， 也不 需要 输 出 电感 。故用 反激 型变 换 器作 并 网微 逆 变 器具 有 输 入 电压 范 围宽 、 电路 结 构 简 单、 体 积小 、 成 本 低等 优点 。但 由于输 入 电压较 低 ， 输入 端需 要较 多 的 电解 电容实 现功 率解 耦 ， 这 会导 致微 逆变 器体 积 庞大 ； 为 了提 高反 激式 逆变 器 的效 率， 文献 ［ １ ４ ， １ ５ ］ Ｊ ￣过谐 振 电路 实 现 了单 端 反 激 逆变 器软 开关 动作 ， 但 是辅 助 开关 带来 了 系统成 本 的增
时。 磁芯 中仍有 大量 能 量 未传 递 到次 级侧 。此 能量
会在反 激 ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ上产 生大 电压 尖峰 ，这对 ＭＯ Ｓ Ｆ Ｅ Ｔ具 有极 大 的破 坏 性 ． 电磁 辐射 严 重 。一 般解 决 方法 是在 变 压器 原边 增加 电阻 、 电容 和二极 管 （ Ｒ ｅ ．
鉴于 以上 所述 ， 本 文研 究一 种 有源 钳位 的交错
为 了解 决集 中式逆 变 器效 率损 失 问题 ， 国外 近
年来 出现 了“ 微 逆 变器 ” 及“ 微 型转换 器”新 架构 。 即 为每 个太 阳能 电池组 件 配备 一个 微 型逆 变 电源 。 通
并 联 反激 型并 网微 逆 变器 ， 相 对于 传统 的单 个 反激 变换 器来 说 ， 交错 并联 反 激变换 器 可减 小 电解 电容 的 纹波 电流 ， 从 而 延 长 电容 的寿 命 ， 同时 可 减 小输
加。
电装 置将 能量 转 变 为合 乎需 求 的交流 电 ， 并 能馈 入
电 网。
由于 太 阳能 电 池 面板 ， 局 部 的 阴影 、 不 同的 倾 斜角 度及 面 向方 位 、 污垢 、 不 同 的老化 程 度 、 细小 的
裂缝 以及 不 同光 电板 的 不 同温 度 等 容 易造 成 系 统 失配 ． 导致 输 出效 率 下 降 ． 进 而 导 致 整 体 的输 出功 率大幅 降低［ ５ － 。 这是集 中式逆变器 难以解决 的问题 。
（ 扬 州大学信 息工程 学 院 ， 江苏 扬州 ２ ２ ５ ０ ０ ９ ）
摘要 ： 研 究 了一 种 有 源钳 位技 术 的 交错 并 联 反 激 型 并 网发 电微 逆 变 器 ， 重 点 分 析 了有 源 钳 位 电路 的工 作 原 理 ，
推 导 了 用 于硬 件 设计 的计 算 公 式 并给 出 了设 计 方 法 。 为 了进 一 步 提 高效 率 ， 有 源钳 住 电路被 采 用 。 最后 ． 仿 真 与 实验
结 果验 证 了分 析 结论 和 设 计 方 法 的 正确 性 。
关键词 ： 微 型 逆 变器 ； 交错 并联 ； 并 网发 电 ； 有 源钳 位
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｍ４ ６ ４ 文献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ２ ０ ９ ５ — ２ ８ ０ ５（ ２ ０１ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ６ ４ — ０ ８