CN106849676A - 一种带有降低防反二极管功耗功能的电源电路 - Google Patents

一种带有降低防反二极管功耗功能的电源电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带有降低防反二极管功耗功能的电源电路，包括直流电源、均压单元、逆变单元、带变压器的变换单元、防反单元、电流传感器和控制器。本发明的电源电路在工作时，控制器在电流传感器检测到二极管中有电流流过时，控制MOS管导通，从而将二极管旁路，由于MOS管的导通压降小于二极管的导通压降，因此能够解决现有的带防反二极管的电源电路能量损耗大的问题，降低二极管的消耗电能。

Description

一种带有降低防反二极管功耗功能的电源电路
技术领域
本申请涉及太阳能发电领域，具体为带有降低防反二极管功耗功能的电源电路。
背景技术
对于地面电站,方案设计时,为了增加土地和金属支架的利用率,考虑日照时间9:00-15:00工作窗口组件之间没有遮挡,一般采用2到3排组件安装在支架上。但是在设计日照时间窗口外,不可避免有阴影遮挡的现象。在屋面电站,特别是金属屋面电站,通常周边会有较高的楼宇。尤其对于普遍设计成南北面人字结构的厂房,中部都会有立起的气楼,考虑屋面的利用率,北面进行阴影分析后进行最大程度布板,在不同季节,在设计日照窗口之外也会有遮挡现象。当太阳能组件发生遮挡时,组件的开路电压、输出功率等均会受到明显的影响。因为串联各支路的输出电压不可能绝对相等,各支路电压总有高低之差,或者某一支路故障、阴影遮蔽等使该支路的输出电压降低。在没有防反二极管时,高电压支路的电流就会流向低电压支路,甚至会使方阵总体输出电压的降低,严重的情况会发生组件间环流,产生热斑损坏组件。利用防反二极管的单向导电性,在每一个组串的正极串联一个防反二极管,就可以起到防止不同组串间发生倒灌和环流的作用。另外,在电站运行过程中进行组串电压检测的时候,有二极管比没有二极管的能更快的检测出组串电压。
太阳能发电行业中,大部分从业人员都了解防反二极管的必要性,工作过程中,常规的防反二极管导通压降为0.7V左右,以多晶硅组件为例,日照强烈时候,工作电流8A左右,每个防反功耗为5W,一个16路的汇流箱有80W的损耗,对于本来转化效率不高的太阳能系统来说不能不予以考虑,能量损耗过大。
发明内容
针对上述内容，本发明提供了一种带有降低防反二极管功耗功能的电源电路，能解决现有的带防反二极管的电源电路能量损耗大的问题，降低防反二极管的消耗电能。
该电源电路包括均压单元，用于对输入的直流电源的电压进行稳压和均压；
逆变单元，用于将经电容稳压和均压后的电压转换为交流电压；
带变压器的变换单元，用于进行电压变换，将交流电变换为直流电，为后续电路供电；
防反单元，用于防止高电压支路的电流流向低电压支路；
其中，防反单元包括：防反二极管D1和与其并联的MOS管，防反二极管D1的阳极接直流电源的正极，防反二极管D1的阴极接均压单元；
电流传感器，用于检测防反二极管D1中是否有电流流过；
控制器，当电流传感器检测到防反二极管D1中有电流流过时，控制MOS管导通。
该电源电路在工作时，由于控制器在电流传感器检测到防反二极管D1中有电流流过时，控制MOS管导通，从而将防反二极管D1旁路，由于MOS管的导通压降小于防反二极管的导通压降，因此能够解决现有的带防反二极管的电源电路能量损耗大的问题，降低防反二极管的消耗电能。
附图说明
图1为带有降低防反二极管功耗功能的电源电路的电路图
具体实施方式
如图1所示，该带有降低防反二极管功耗功能的电源电路，包括：
均压单元，用于对输入的直流电源的电压进行稳压和均压；
逆变单元，用于将经电容稳压和均压后的电压转换为交流电压；
带变压器的变换单元，用于进行电压变换，将交流电变换为直流电，为后续电路供电；
防反单元，用于防止高电压支路的电流流向低电压支路；
其中，防反单元包括：防反二极管D1和与其并联的MOS管，防反二极管D1的阳极接直流电源的正极，防反二极管D1的阴极接均压单元；
电流传感器，用于检测防反二极管D1中是否有电流流过；
控制器，当电流传感器检测到防反二极管D1中有电流流过时，控制MOS管导通。MOS管的导通方向与防反二极管D1的导通方向一致。
具体的电路拓扑结构为：
直流电源的正极接防反二极管D1的阳极和MOS管的第一端，防反二极管D1的阴极和MOS管的第二端接电容C1的一端；
其中电流传感器与防反二极管D1串联，用于检测防反二极管D1中是否有电流流过；
控制器接电流传感器和MOS管的第三端，当电流传感器检测到防反二极管D1中有电流流过时，控制MOS管导通；
电容C1和C2串联构成均压单元，连接在MOS管的第二端和直流电源负极之间，其中电容C1的一端和MOS管的第二端连接，电容C1的另一端和电容C2的一端连接，电容C2的另一端和直流电源的负极连接；
开关S1-S4构成逆变单元，与电容C1和C2构成的均压单元并联，开关S1的一端与MOS管的第二端连接，另一端与开关S2的一端连接，开关S2的另一端与直流电源的负极连接，开关S3的一端与MOS管的第二端连接，另一端与开关S4的一端连接，开关S4的另一端与直流电源的负极连接；开关S5-S7构成调节电路，其中，开关S6的一端与开关S1的另一端连接，开关S6的另一端与开关S7的一端连接，开关S7的另一端与开关S3的另一端连接，开关S5的一端与电容C1和C2的连接点连接，开关S5的另一端与开关S6的另一端连接。
变压器T的初级绕组的一端与开关S3的另一端连接，另一端与开关S1的另一端连接；
变压器T的第一次级绕组的一端接二极管D2的阳极，二极管D2的阳极接开关S8的一端，开关S8的另一端接电容C3和负载R的一端，电容C3和负载R并联，电容C3和负载R的另一端接第一次级绕组的另一端；
变压器T的第二次级绕组的一端接二极管D3的阳极，二极管D3的阳极接电容C4的一端，电容C4的另一端接第二次级绕组的另一端，二极管D3的阴极接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极接感性负载L的一端，感性负载L的另一端接开关S9的一端，开关S9的另一端接电容C4的另一端和第二次级绕组的另一端。
开关S1-S7具有反并联二极管，开关S8、S9不具备反并联二极管。
本发明的带有降低防反二极管功耗功能的电源电路在工作时，由于控制器在电流传感器检测到二极管中有电流流过时，控制MOS管导通，从而将二极管旁路，由于MOS管的导通压降小于二极管的导通压降，因此能够解决现有的带防反二极管的电源电路能量损耗大的问题，降低防反二极管的消耗电能。

Claims (5)

1.一种带有降低防反二极管功耗功能的电源电路，其特征在于，包括：
均压单元，用于对输入的直流电源的电压进行稳压和均压；
逆变单元，用于将经电容稳压和均压后的电压转换为交流电压；
带变压器的变换单元，用于进行电压变换，将交流电变换为直流电，为后续电路供电；
防反单元，用于防止高电压支路的电流流向低电压支路；
其中，防反单元包括：防反二极管D1和与其并联的MOS管，防反二极管D1的阳极接直流电源的正极，防反二极管D1的阴极接均压单元；
电流传感器，用于检测防反二极管D1中是否有电流流过；
控制器，当电流传感器检测到防反二极管D1中有电流流过时，控制MOS管导通。
2.根据权利要求1所述的电源电路，其特征在于，直流电源的正极接防反二极管D1的阳极和MOS管的第一端，防反二极管D1的阴极和MOS管的第二端接电容C1的一端；
其中电流传感器与防反二极管D1串联，用于检测防反二极管D1中是否有电流流过；
控制器接电流传感器和MOS管的第三端，当电流传感器检测到防反二极管D1中有电流流过时，控制MOS管导通；
电容C1和C2串联构成均压单元，连接在MOS管的第二端和直流电源负极之间，其中电容C1的一端和MOS管的第二端连接，电容C1的另一端和电容C2的一端连接，电容C2的另一端和直流电源的负极连接；
开关S1-S4构成逆变单元，与电容C1和C2构成的均压单元并联，开关S1的一端与MOS管的第二端连接，另一端与开关S2的一端连接，开关S2的另一端与直流电源的负极连接，开关S3的一端与MOS管的第二端连接，另一端与开关S4的一端连接，开关S4的另一端与直流电源的负极连接；开关S5-S7构成调节电路，其中，开关S6的一端与开关S1的另一端连接，开关S6的另一端与开关S7的一端连接，开关S7的另一端与开关S3的另一端连接，开关S5的一端与电容C1和C2的连接点连接，开关S5的另一端与开关S6的另一端连接。
3.根据权利要求2所述的电源电路，其特征在于，变压器T的初级绕组的一端与开关S3的另一端连接，另一端与开关S1的另一端连接；
变压器T的第一次级绕组的一端接二极管D2的阳极，二极管D2的阳极接开关S8的一端，开关S8的另一端接电容C3和负载R的一端，电容C3和负载R并联，电容C3和负载R的另一端接第一次级绕组的另一端；
变压器T的第二次级绕组的一端接二极管D3的阳极，二极管D3的阳极接电容C4的一端，电容C4的另一端接第二次级绕组的另一端，二极管D3的阴极接二极管D4的阳极，二极管D4的阴极接感性负载L的一端，感性负载L的另一端接开关S9的一端，开关S9的另一端接电容C4的另一端和第二次级绕组的另一端。
4.根据权利要求2所述的电源电路，其中开关S1-S7具有反并联二极管，开关S8、S9不具备反并联二极管。
5.根据权利要求2所述的电源电路，其中MOS管的导通方向与防反二极管D1的导通方向一致。
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