CN104539181A - 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器 - Google Patents

基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN104539181A
CN104539181A CN201410789379.9A CN201410789379A CN104539181A CN 104539181 A CN104539181 A CN 104539181A CN 201410789379 A CN201410789379 A CN 201410789379A CN 104539181 A CN104539181 A CN 104539181A
Authority
CN
China
Prior art keywords
llc resonant
output
circuit
exports
full bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410789379.9A
Other languages
English (en)
Inventor
廖鸿飞
张远海
梁奇峰
龙涛元
晏华成
郭艳平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201410789379.9A priority Critical patent/CN104539181A/zh
Publication of CN104539181A publication Critical patent/CN104539181A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/4826—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode operating from a resonant DC source, i.e. the DC input voltage varies periodically, e.g. resonant DC-link inverters
    • H02J3/385—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提出一种基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器，其特征在于：包括依次连接前级变换电路、LLC谐振变换电路和全桥逆变电路，所述前级变换电路包括连接光伏电池的MPPT主电路，所述全桥逆变电路与交流电网并接。本发明采用电流型半桥LLC作为DC/DC变换级，令功率器件在全负载范围内均工作于软开关状态，有效地提高了装置的效率；同时，LLC谐振变换电路的变压器双向磁化，极大地提升了变压器的利用率。

Description

基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器
技术领域
本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器。
背景技术
微型光伏并网逆变器与单个光伏组件相连，对单个光伏组件的最大功率点进行跟踪，然后将单个光伏组件输出的直流电直接变换成交流电并传输到电网，有效克服了传统集中式光伏逆变器的缺点，发电量得到大大提高并且扩展灵活。
由于微型并网逆变器功率较小，因此通常微型并网逆变器的DC/DC级采用交错并联有源箝位反激拓扑构成。由于其为单级结构，参数耦合复杂，效率难以优化。并且由于反激变压器单向磁化，其变压器利用率较低。例如，专利US20120170324采用了全桥LC串联谐振电路作为主电路，其负载调节特性较差，并且输出为直流，需经一级逆变环节，功率器件较多，电路复杂。
LLC谐振变换器是近年来广泛使用的一种谐振软开关拓扑结构。由于其功率器件在全负载范围内都工作于软开关状态，其效率远高于其它拓扑结构，并且负载调节特性好。
发明内容
基于上述背景技术，本发明提出一种基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器，其采用电流型半桥LLC作为DC/DC变换级，有效提高微型并网逆变器的效率，并减小装置的体积。本发明所采用的技术方案如下：
一种基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,包括依次连接前级变换电路、LLC谐振变换电路和全桥逆变电路，所述前级变换电路包括连接光伏电池的MPPT主电路，所述全桥逆变电路与交流电网并接。
本发明的技术方案进一步包括：
所述LLC谐振变换电路连接有一反馈网络，所述反馈网络包括采样电路、AD转换电路、加法器、乘法器、PLL锁相电路、PI运算器及MPPT控制器；
所述采样电路连接分别连接光伏电池的输出端和全桥逆变电路的输出端，用于获取光伏电池的输出电压Vpv和输出电流Ipv、全桥逆变电路的输出电压Vac和输出电流Iac;
所述AD转换电路连接所述采样电路，用将采集到的上述电信号进行模数转换，并产生对应的多路输出，其中
第一路输出连接至所述MPPT控制器，其输出模数转换后的光伏电池的输出电流Ipv；
第二路输出连接至所述PLL锁相电路，其输出模数转换后的全桥逆变电路的输出电压Vac；
第三路输出连接至所述加法器，其输出模数转换后的全桥逆变电路的输出电流Iac；
所述MPPT控制器实现对光伏电池的输出电流Ipv最大功率点跟踪，计算出并网输出的第一参考电流Iac-ref，并将该第一参考电流Iac-ref分别输出至MPPT主电路和乘法器；
所述PLL锁相电路对全桥逆变电路的输出电压Vac处理得到交流电网电压的相位，并将该相位输出至乘法器；
所述乘法器将所述交流电网电压的相位与第一参考电流Iac-ref相乘得到第二参考电流Iac~，并将该第二参考电流Iac~输出至所述加法器；
所述加法器对所述第二参考电流Iac~与全桥逆变电路的输出电流Iac的比较，并将比较结果输出至所述PI运算器；
所述PI运算器对输入的信号进行运算处理，其运算输出连接至所述的压控振荡器，并控制其生成对LLC谐振变换电路的控制信号。
作为本发明的优选方案，所述全桥逆变电路与交流电网之间接有EMI滤波器。
作为本发明的优选方案，所述LLC谐振变换电路包括功率场效应管Q1、Q2,谐振电感Lr，揩振电容Cr，变压器T，半桥及滤波电容C1；所述功率场效应管Q1和功率场效应管Q2串联，所述变压器的初级线圈与功率场效应管Q2并联，谐振电感Lr、谐振电容Cr和初级线圈串联，所述变压器的次级线圈连接半桥的输入端；所述滤波电容C1接于半桥的输出端。
作为本发明的优选方案，所述变压器T的初线级圈包括有线圈和激磁电感Lm。
本专利采用LLC谐振变换器作为中间变换环节，具有以下优点：1）LLC谐振变换电路令功率器件在全负载范围内均工作于软开关状态，有效地提高了装置的效率；2）采用桥式LLC电路，令变压器双向磁化，极大地提升了变压器的利用率；3）采用三级电路，将MPPT级和DC/DC,DC/AC级分开，实现参数解耦，控制更加容易。
附图说明
图1为本发明的微型光伏并网逆变器的系统组成框架。
图2为本发明的LLC谐振变换电路的原理图。
具体实施方式
如下结合附图，对本申请方案作进一步描述：
一种基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,包括依次连接前级变换电路10、LLC谐振变换电路20和全桥逆变电路30，所述前级变换电路10包括连接光伏电池11的MPPT主电路12，所述全桥逆变电路30与交流电网并接。
所述LLC谐振变换电路20连接有一反馈网络21，所述反馈网络21包括采样电路211、AD转换电路212、加法器213、乘法器214、PLL锁相电路215、PI运算器216、压控振荡器VCO及MPPT控制器217；
所述采样电路211连接分别连接光伏电池11的输出端和全桥逆变电路30的输出端，用于获取光伏电池11的输出电压Vpv和输出电流Ipv、全桥逆变电路30的输出电压Vac和输出电流Iac;
所述AD转换电路212连接所述采样电路211，用将采集到的上述电信号进行模数转换，并产生对应的多路输出（OUT1、OUT2和OUT3），其中
第一路输出OUT1连接至所述MPPT控制器217，其输出模数转换后的光伏电池的输出电流Ipv；
第二路输出OUT2连接至所述PLL锁相电路215，其输出模数转换后的全桥逆变电路的输出电压Vac；
第三路输出OUT3连接至所述加法器213，其输出模数转换后的全桥逆变电路的输出电流Iac；
所述MPPT控制器217实现对光伏电池的输出电流Ipv最大功率点跟踪，计算出并网输出的第一参考电流Iac-ref，并将该第一参考电流Iac-ref分别输出至MPPT主电路12和乘法器214；
所述PLL锁相电路215对全桥逆变电路的输出电压Vac处理得到交流电网电压的相位，并将该相位输出至乘法器214；
所述乘法器214将所述交流电网电压的相位与第一参考电流Iac-ref相乘得到第二参考电流Iac~，并将该第二参考电流Iac~输出至所述加法器213；
所述加法器213对所述第二参考电流Iac~与全桥逆变电路的输出电流Iac的比较，并将比较结果输出至所述PI运算器216；
所述PI运算器216对输入的信号进行运算处理，其运算输出连接至所述的压控振荡器VCO，并控制其生成对LLC谐振变换电路的控制信号Ug1和Ug2。
所述全桥逆变电路30与交流电网之间接有EMI滤波器40。
所述LLC谐振变换电路包括功率场效应管Q1、Q2,谐振电感Lr，揩振电容Cr，变压器T，半桥及滤波电容C1；所述功率场效应管Q1和功率场效应管Q2串联，所述变压器的初级线圈与功率场效应管Q2并联，谐振电感Lr、揩振电容Cr和初级线圈串联，所述变压器的次级线圈连接半桥的输入端；所述滤波电容C1接于半桥的输出端，所述控制信号Ug1和Ug2分别用于驱动LLC谐振变换电路20的功率场效应管Q1和功率场效应管Q2;上述方案采用电流型半桥LLC作为微型并网逆变器的DC/DC变换级，控制其输出电流为正弦半波，可以有效提高微型并网逆变器的效率。
所述变压器T的初线级圈包括有线圈和激磁电感Lm。
上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,其特征在于：包括依次连接前级变换电路、LLC谐振变换电路和全桥逆变电路，所述前级变换电路包括连接光伏电池的MPPT主电路，所述全桥逆变电路与交流电网并接。
2.根据权利要求1所述的基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,其特征在于：所述LLC谐振变换电路连接有一反馈网络，所述反馈网络包括采样电路、AD转换电路、加法器、乘法器、PLL锁相电路、PI运算器、压控振荡器及MPPT控制器；
所述采样电路连接分别连接光伏电池的输出端和全桥逆变电路的输出端，用于获取光伏电池的输出电压Vpv和输出电流Ipv、全桥逆变电路的输出电压Vac和输出电流Iac;
所述AD转换电路连接所述采样电路，用将采集到的上述电信号进行模数转换，并产生对应的多路输出，其中
第一路输出连接至所述第MPPT控制器，其输出模数转换后的光伏电池的输出电流Ipv；
第二路输出连接至所述PLL锁相电路，其输出模数转换后的全桥逆变电路的输出电压Vac；
第三路输出连接至所述加法器，其输出模数转换后的全桥逆变电路的输出电流Iac；
所述MPPT控制器实现对光伏电池的输出电流Ipv最大功率点跟踪，计算出并网输出的第一参考电流Iac-ref，并将该第一参考电流Iac-ref分别输出至MPPT主电路和乘法器；
所述PLL锁相电路对全桥逆变电路的输出电压Vac处理得到交流电网电压的相位，并将该相位输出至乘法器；
所述乘法器将所述交流电网电压的相位与第一参考电流Iac-ref相乘得到第二参考电流Iac~，并将该第二参考电流Iac~输出至所述加法器；
所述加法器对所述第二参考电流Iac~与全桥逆变电路的输出电流Iac的比较，并将比较结果输出至所述PI运算器；
所述PI运算器对输入的信号进行运算处理，其运算输出连接至所述的压控振荡器，并控制其生成对LLC谐振变换电路的控制信号。
3.根据权利要求2所述的基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,其特征在于：所述全桥逆变电路与交流电网之间接有EMI滤波器。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,其特征在于：所述LLC谐振变换电路包括功率场效应管Q1、Q2,谐振电感Lr，揩振电容Cr，变压器T，半桥及滤波电容C1；所述功率场效应管Q1和功率场效应管Q2串联，所述变压器的初级线圈与功率场效应管Q2并联，谐振电感Lr、揩振电容Cr和初级线圈串联，所述变压器的次级线圈连接半桥的输入端；所述滤波电容C1接于半桥的输出端。
5.根据权利要求4所述的基于LLC谐振变换的微型光伏并网逆变器,其特征在于：所述变压器T的初线级圈包括有线圈和激磁电感Lm。
CN201410789379.9A 2014-12-17 2014-12-17 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器 Pending CN104539181A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410789379.9A CN104539181A (zh) 2014-12-17 2014-12-17 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410789379.9A CN104539181A (zh) 2014-12-17 2014-12-17 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104539181A true CN104539181A (zh) 2015-04-22

Family

ID=52854668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410789379.9A Pending CN104539181A (zh) 2014-12-17 2014-12-17 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104539181A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826947A (zh) * 2016-05-10 2016-08-03 扬州市天祥路灯器材有限公司 太阳能并网发电系统
CN106452090A (zh) * 2016-11-28 2017-02-22 福州大学 一种半桥llc谐振变换器的闭环控制系统及控制方法
CN109038677A (zh) * 2018-09-05 2018-12-18 淮阴工学院 一种高效的六开关单相并网变流器
CN109347345A (zh) * 2018-10-29 2019-02-15 河北工业大学 一种正弦波逆变器
CN113708722A (zh) * 2021-08-26 2021-11-26 国家电网有限公司西北分部 一种基于llc拓扑光伏发电系统的mppt控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘传洋: ""单相数控光伏并网发电系统的研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技II辑2011年第6期》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105826947A (zh) * 2016-05-10 2016-08-03 扬州市天祥路灯器材有限公司 太阳能并网发电系统
CN106452090A (zh) * 2016-11-28 2017-02-22 福州大学 一种半桥llc谐振变换器的闭环控制系统及控制方法
CN109038677A (zh) * 2018-09-05 2018-12-18 淮阴工学院 一种高效的六开关单相并网变流器
CN109347345A (zh) * 2018-10-29 2019-02-15 河北工业大学 一种正弦波逆变器
CN109347345B (zh) * 2018-10-29 2019-12-27 河北工业大学 一种正弦波逆变器
CN113708722A (zh) * 2021-08-26 2021-11-26 国家电网有限公司西北分部 一种基于llc拓扑光伏发电系统的mppt控制方法
CN113708722B (zh) * 2021-08-26 2023-08-11 国家电网有限公司西北分部 一种基于llc拓扑光伏发电系统的mppt控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104682430B (zh) 一种应用于能源互联网的能源路由器装置
CN102856916B (zh) 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路
CN107230983B (zh) 一种基于功率控制的电力弹簧应用系统及其控制方法
CN105162350B (zh) 一种高效率宽负载范围的三相微逆变器及其控制方法
CN102611138B (zh) 一种无延时的单相光伏并网功率调节方法
Sun et al. Grid-tie control of cascade dual-buck inverter with wide-range power flow capability for renewable energy applications
CN110138253A (zh) 一种多谐振pr和pi联合控制的光伏并网逆变器控制方法
CN102918760A (zh) 用于发电装置的电力转换器
CN107910892A (zh) 一种应用于智能型分布式能源网络的能源路由器装置
CN104539181A (zh) 基于llc谐振变换的微型光伏并网逆变器
CN103259282B (zh) 一种非隔离型及隔离型光伏并网逆变器软并网方法
CN102291014A (zh) 交流斩波-全桥整流的ac-dc变换器
WO2012152072A1 (zh) 太阳能光伏三相微逆变器以及太阳能光伏发电系统
CN104638971B (zh) 一种光伏并网逆变器及其控制方法
CN103986344A (zh) 单位功率因数单级ac-dc变换器的控制系统及控制方法
CN104578132A (zh) 一种交直流微电网的电力集能器系统
CN107707146A (zh) 双向功率流LCL型双Buck并网逆变器及其控制方法
CN104821596A (zh) 一种基于内模控制的混合直流输电系统拓扑及控制方法
CN104993713A (zh) 一种双pwm固态变压器的控制方法
CN104253549A (zh) 一种基于lcl滤波的大功率pwm整流器电路拓扑结构
CN204190636U (zh) Pwm整流器电路拓扑结构
CN103888013B (zh) 基于高频交流降压理论的微型逆变器及其数字控制装置
CN103606953A (zh) 用于太阳能并网发电的单级可升压三相反激逆变器
CN203967994U (zh) 单位功率因数单级ac-dc变换器
Wang et al. Research on loss reduction of dual active bridge converter over wide load range for solid state transformer application

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150422

RJ01 Rejection of invention patent application after publication