一种光伏微逆变器中六开关功率耦合电路研究
发布时间：2022-01-09 23:44
提出一种并联在逆变器交流输出端的单模态六开关Buck-Boost功率耦合电路,以缓冲传统光伏微逆变器中的二次功率脉动。分析了功率耦合电路的四种不同工作模式,主控开关均采用脉冲能量调制（pulse energy modulation,PEM）信号控制。推导了一个开关周期内不同工作模式下的PEM信号占空比以及耦合电感电流给定值的表达式,用以得到相应的PEM信号脉冲。设计了耦合电感和电容的参数。建立Simulink仿真模型,仿真结果表明,该功率耦合电路不仅能抑制光伏微逆变器直流侧输入电流和母线电压中的二次纹波,而且利用交流输出端电压变化范围大的特点,大大降低耦合电容容值,避免使用短寿命的大电解电容,提高了光伏微逆变器的使用寿命和可靠性。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２?基于功率耦合电路的光伏微逆变器系统总体结构图??２０２０．８?Ｖｏｌ．４４?Ｎ〇．８??１１
脉动。??上述存在的二次功率脉动可通过本文提出的单模态六开??关Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ功率耦合电路解决，该功率耦合电路可均衡二??次功率脉动。当时，功率耦合电路吸收多余的能量??（Ｐａ＞〇），即耦合电容储存能量；当ＪＰＪｔ）时，功賴合电路释??放能量以补充输入功率的不足（Ｐｄ＜〇）?Ｊ卩耦合电容释放能量。??下面详细分析功率耦合电路的耦合过程，根据功率耦合??电路工作时６个开关管的开关状态及耦合电感电流ｉｄ在电路??中的流经路线，将耦合电路分为以下四种工作模式。??工作模式１：如图３所示，当Ｕ２０且时，Ｓ３，Ｓ４，??Ｓ５，?Ｓ６断开，Ｓ２保持常通，Ｓ，作为主控开关，由ＰＥＭ信号控制。??当Ｓｉ开通时，ｉｄ的流经路线为Ｓ：断开??时，ｉｄ的流经路线为ＣＶ－ＩＶＳ＾Ｌｄ－ＣＶ，此时，耦合电容Ｃｄｌ储??存能量，其两端电压上升，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ模式，??等效电路如图３（ｂ）所示。??Ｄｉ??Ｓｉ??中?Ｃ／ｔａｖ??Ａ??ｃｄｉ＞??（ａ）工作模式?（ｂ）等效电路Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??图３?工作模式１－Ｇ储存能霣??工作模式２：如图４所示，当ｕｐＯ且＆＜匕⑴时，Ｓ，，Ｓ２，??Ｓ４，Ｓ５断开，Ｓ３保持常通，Ｓ６作为主控开关，由ＰＥＭ信号控??制。当Ｓ６开通时，ｉｄ的流经路线为Ｃｄｌ＋－［ｊ－ＤｆＳｆＣＶ＾?Ｓ６??断开时，ｉｄ的流经路线为此时，耦合电容??２０２０．８?Ｖｏｌ．４４?Ｎ〇．８??１１３８??
究与设计??ＺＭＺＺ??Ｇ释放能量，其两端电压下降，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??模式，等效电路如图４（ｂ）所示。??＊ｄ＿Ｓ６０Ｎ??＜ｄ?Ｓ６０ＦＦ??Ｄｘ??Ａ??＾３??Ｑｉ＝：??（ａ）工作模式?（ｂ）等效电路Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??图４?工作模式２－￡＾释放能董??工作模式３：如图５所示，当Ｕ？＜０且＾⑴时，Ｓ，，?Ｓ２，??Ｓ４，?Ｓ６断开，Ｓ５保持常通，Ｓ３作为主控开关，由ＰＥＭ信号控??制。当Ｓ３开通时，ｉｄ的流经路线为Ｓ３??断开时，ｉｄ的流经路线为此时，耦合电容??Ｇ储存能量，其两端电压上升，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??模式，等效电路如图５（ｂ）所示。??Ｄｉ??Ｄ４??Ｃｄ２?＝??（ｆ）３工作模式??（ｂ）等效电路Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??图５?工作模式３－仏储存能量??工作模式４：如图６所示，当！／？＜０且时，Ｓ２，?Ｓ３，??Ｓ５，Ｓ６断开，５１保持常通，Ｓ４作为主控开关，由ＰＥＭ信号控??制。当Ｓ４开通时，ｆｄ的流经路线为ＣＶ－ＩＶＳｆＬｊ－ＣＶ；当５４??断开时，ｉｄ的流经路线为此时，耦合电容??Ｇ释放能量，其两端电压下降，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??模式，等效电路如图６（ｂ）所示。??通过上述对功率耦合电路工作模式的分析可知，四种工??作模式均等效为Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ电路，每种工作模式均为??Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ模式，工作模式单一，较易控制。??为了更直观地看出每种工作模式下开关管驱动时序，根??据上述的叙述，总结出了四种模式下开关管５１？５６理论驱动??时序图，如图７所示。在Ｋ〇，Ｐｄ＜０时，电路工作在模式４，Ｓ４??由ＰＥＭ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于负阻抗特性补偿的船舶DC/DC变换器控制策略[J]. 庄绪州,张勤进,刘彦呈. 电力系统及其自动化学报. 2019(05)
[2]一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究[J]. 舒展,程思萌,杨越,陶翔,章勇高. 电力系统保护与控制. 2019(02)
[3]一种基于混合Buck/Boost电路的两级式逆变器功率解耦方法研究[J]. 章勇高,熊健,王帅,何鹏. 电力系统保护与控制. 2018(13)
[4]一种基于直流输出侧并联解耦的光伏微逆变器优化设计研究[J]. 章勇高,纵楠. 电力系统保护与控制. 2017(05)
[5]两级式逆变器中间母线电压低频纹波抑制[J]. 袁义生,张育源,陈进,胡根连. 电源学报. 2016(03)
[6]生态低碳环保建精品 打造高速公路新典范——访吉林省交通运输厅厅长 常晓春[J]. 交通节能与环保. 2016(01)
本文编号：3579661
【文章来源】：电源技术. 2020,44(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图２?基于功率耦合电路的光伏微逆变器系统总体结构图??２０２０．８?Ｖｏｌ．４４?Ｎ〇．８??１１
脉动。??上述存在的二次功率脉动可通过本文提出的单模态六开??关Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ功率耦合电路解决，该功率耦合电路可均衡二??次功率脉动。当时，功率耦合电路吸收多余的能量??（Ｐａ＞〇），即耦合电容储存能量；当ＪＰＪｔ）时，功賴合电路释??放能量以补充输入功率的不足（Ｐｄ＜〇）?Ｊ卩耦合电容释放能量。??下面详细分析功率耦合电路的耦合过程，根据功率耦合??电路工作时６个开关管的开关状态及耦合电感电流ｉｄ在电路??中的流经路线，将耦合电路分为以下四种工作模式。??工作模式１：如图３所示，当Ｕ２０且时，Ｓ３，Ｓ４，??Ｓ５，?Ｓ６断开，Ｓ２保持常通，Ｓ，作为主控开关，由ＰＥＭ信号控制。??当Ｓｉ开通时，ｉｄ的流经路线为Ｓ：断开??时，ｉｄ的流经路线为ＣＶ－ＩＶＳ＾Ｌｄ－ＣＶ，此时，耦合电容Ｃｄｌ储??存能量，其两端电压上升，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ模式，??等效电路如图３（ｂ）所示。??Ｄｉ??Ｓｉ??中?Ｃ／ｔａｖ??Ａ??ｃｄｉ＞??（ａ）工作模式?（ｂ）等效电路Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??图３?工作模式１－Ｇ储存能霣??工作模式２：如图４所示，当ｕｐＯ且＆＜匕⑴时，Ｓ，，Ｓ２，??Ｓ４，Ｓ５断开，Ｓ３保持常通，Ｓ６作为主控开关，由ＰＥＭ信号控??制。当Ｓ６开通时，ｉｄ的流经路线为Ｃｄｌ＋－［ｊ－ＤｆＳｆＣＶ＾?Ｓ６??断开时，ｉｄ的流经路线为此时，耦合电容??２０２０．８?Ｖｏｌ．４４?Ｎ〇．８??１１３８??
究与设计??ＺＭＺＺ??Ｇ释放能量，其两端电压下降，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??模式，等效电路如图４（ｂ）所示。??＊ｄ＿Ｓ６０Ｎ??＜ｄ?Ｓ６０ＦＦ??Ｄｘ??Ａ??＾３??Ｑｉ＝：??（ａ）工作模式?（ｂ）等效电路Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??图４?工作模式２－￡＾释放能董??工作模式３：如图５所示，当Ｕ？＜０且＾⑴时，Ｓ，，?Ｓ２，??Ｓ４，?Ｓ６断开，Ｓ５保持常通，Ｓ３作为主控开关，由ＰＥＭ信号控??制。当Ｓ３开通时，ｉｄ的流经路线为Ｓ３??断开时，ｉｄ的流经路线为此时，耦合电容??Ｇ储存能量，其两端电压上升，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??模式，等效电路如图５（ｂ）所示。??Ｄｉ??Ｄ４??Ｃｄ２?＝??（ｆ）３工作模式??（ｂ）等效电路Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??图５?工作模式３－仏储存能量??工作模式４：如图６所示，当！／？＜０且时，Ｓ２，?Ｓ３，??Ｓ５，Ｓ６断开，５１保持常通，Ｓ４作为主控开关，由ＰＥＭ信号控??制。当Ｓ４开通时，ｆｄ的流经路线为ＣＶ－ＩＶＳｆＬｊ－ＣＶ；当５４??断开时，ｉｄ的流经路线为此时，耦合电容??Ｇ释放能量，其两端电压下降，整个电路工作在Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ??模式，等效电路如图６（ｂ）所示。??通过上述对功率耦合电路工作模式的分析可知，四种工??作模式均等效为Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ电路，每种工作模式均为??Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ模式，工作模式单一，较易控制。??为了更直观地看出每种工作模式下开关管驱动时序，根??据上述的叙述，总结出了四种模式下开关管５１？５６理论驱动??时序图，如图７所示。在Ｋ〇，Ｐｄ＜０时，电路工作在模式４，Ｓ４??由ＰＥＭ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于负阻抗特性补偿的船舶DC/DC变换器控制策略[J]. 庄绪州,张勤进,刘彦呈. 电力系统及其自动化学报. 2019(05)
[2]一种基于交流侧功率解耦的无电解电容光伏逆变器研究[J]. 舒展,程思萌,杨越,陶翔,章勇高. 电力系统保护与控制. 2019(02)
[3]一种基于混合Buck/Boost电路的两级式逆变器功率解耦方法研究[J]. 章勇高,熊健,王帅,何鹏. 电力系统保护与控制. 2018(13)
[4]一种基于直流输出侧并联解耦的光伏微逆变器优化设计研究[J]. 章勇高,纵楠. 电力系统保护与控制. 2017(05)
[5]两级式逆变器中间母线电压低频纹波抑制[J]. 袁义生,张育源,陈进,胡根连. 电源学报. 2016(03)
[6]生态低碳环保建精品 打造高速公路新典范——访吉林省交通运输厅厅长 常晓春[J]. 交通节能与环保. 2016(01)
本文编号：3579661
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