CN110417271A - 一种光伏逆变器驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光伏逆变器技术领域，特别涉及一种光伏逆变器驱动电路，通过设置方波电源电路和第一驱动电源电路，使得多个IGBT的驱动电源电路可以共用一路方波电源电路，降低了光伏逆变器驱动电路的成本和电路体积；方波电源电路产生的方波信号幅值低，干扰小，且占空比可调，可实现对IGBT的驱动电压的调节，控制灵活。

Description

一种光伏逆变器驱动电路
技术领域
本发明涉及光伏逆变器技术领域，特别涉及一种光伏逆变器驱动电路。
背景技术
光伏逆变器由升压电路、逆变电路和滤波电路组成，其中升压电路常采用多路升压电路并联，而逆变电路采用高效和经济的三电平逆变桥电路，为了将不稳定的光伏电压并入交流电网，采用脉冲宽度调制(PWM)控制升压电路和逆变桥的开关器件(IGBT)，实现电压变换和功率控制。
为了实现并网功能，电路中的每个IGBT需要实现单独控制，采用电源管理芯片、外围电路、开关电路、隔离变压器和整流电路组合的方式，搭建隔离驱动电源，给隔离芯片供电，PWM信号通过隔离芯片控制IGBT。隔离驱动电源可以自制，也可以直接外购隔离驱动模块。因为需要隔离驱动的IGBT多达十几个，采用上述方式，需要为每个IGBT配置一个复杂隔离驱动电源，成本较高，驱动电路较复杂，体积较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够减少驱动电源电路体积且降低成本的光伏逆变器驱动电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种光伏逆变器驱动电路，包括辅助电源电路、方波电源电路和第一驱动电源电路，所述方波电源电路分别与所述辅助电源电路和第一驱动电源电路电连接；
所述方波电源电路包括电阻R、开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述电阻R的一端分别与所述三极管Q3的基极、三极管Q4的基极和开关管Q2的漏极电连接，所述电阻R的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的发射极电连接，所述三极管Q4的集电极与所述开关管Q2的源极电连接。
本发明的有益效果在于：
通过设置方波电源电路和第一驱动电源电路，能够极大简化驱动电源电路的电路结构，使得多个IGBT的驱动电源电路可以共用一路方波电源电路，光伏逆变器驱动电路的成本和电路体积；方波电源电路产生的方波信号电压较低，能够隔绝辅助电源电路产生的高频干扰，有利于降低对光伏逆变器驱动电路的影响；方波电源电路产生的方波信号幅值低，干扰小，且占空比可调，可实现对IGBT的驱动电压的调节，控制灵活；方波电源电路中的电阻R、三极管Q3和三极管Q4构成推挽电路，开关管Q2构成PWM驱动电路，通过控制PWM驱动电路产生的PWM信号可以控制推挽电路输出一个占空比可变的方波信号，其中电阻R起到限流的作用，防止方波电源电路出现短路现象。
附图说明
图1为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的电路模块示意框图；
图2为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的实施例一的电路原理图；
图3为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的实施例二的电路原理图；
图4为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的实施例三的电路原理图；
图5为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的实施例四的电路原理图；
图6为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的实施例五的电路原理图；
图7为根据本发明的一种光伏逆变器驱动电路的实施例五的电路原理图；
标号说明：
1、辅助电源电路；2、方波电源电路；3、第一驱动电源电路；4、取电电路。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本发明提供的技术方案：
一种光伏逆变器驱动电路，包括辅助电源电路、方波电源电路和第一驱动电源电路，所述方波电源电路分别与所述辅助电源电路和第一驱动电源电路电连接；
所述方波电源电路包括电阻R、开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述电阻R的一端分别与所述三极管Q3的基极、三极管Q4的基极和开关管Q2的漏极电连接，所述电阻R的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的发射极电连接，所述三极管Q4的集电极与所述开关管Q2的源极电连接。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：
通过设置方波电源电路和第一驱动电源电路，能够极大简化驱动电源电路的电路结构，使得多个IGBT的驱动电源电路可以共用一路方波电源电路，光伏逆变器驱动电路的成本和电路体积；方波电源电路产生的方波信号电压较低，能够隔绝辅助电源电路产生的高频干扰，有利于降低对光伏逆变器驱动电路的影响；方波电源电路产生的方波信号幅值低，干扰小，且占空比可调，可实现对IGBT的驱动电压的调节，控制灵活；方波电源电路中的电阻R、三极管Q3和三极管Q4构成推挽电路，开关管Q2构成PWM驱动电路，通过控制PWM驱动电路产生的PWM信号可以控制推挽电路输出一个占空比可变的方波信号，其中电阻R起到限流的作用，防止方波电源电路出现短路现象。
进一步的，还包括取电电路，所述辅助电源电路通过所述取电电路与所述方波电源电路电连接。
由上述描述可知，通过设置取电电路，能够从辅助电源电路的输出电源电压取电。
进一步的，所述取电电路包括二极管D3和电容C5，所述二极管D3的阴极分别与所述电容C5的一端和电阻R的另一端电连接，所述二极管D3的阳极与所述辅助电源电路电连接，所述电容C5的另一端分别与所述辅助电源电路、开关管Q2的源极和三极管Q4的集电极电连接。
由上述描述可知，取电电路从辅助电源电路的输出电源电压取电，通过设置二极管D3隔离或整流，得到一个和辅助电源电路的输出电源电压幅值接近的稳定电压，通过设置电容C5起到稳压的作用。
进一步的，还包括两个以上电路结构相同且相互并联连接的第二驱动电源电路；
所述第二驱动电源电路的电路结构与所述第一驱动电源电路的电路结构相同，所述第一驱动电源电路与两个以上的相互并联连接后的第二驱动电源电路电连接。
由上述描述可知，通过设置两个以上的第二驱动电源电路，使得每个IGBT采用一个驱动电源电路，多个IGBT共用一个方波电源电路，能够有效降低驱动电源电路的体积和成本。
进一步的，所述第一驱动电源电路包括电容C2、电容C3、电容C4、变压器T2和二极管D2；
所述电容C2的一端与所述变压器T2的初级绕组的一端电连接，所述电容C2的另一端分别与所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极电连接，所述变压器T2的初级绕组的另一端分别与所述三极管Q4的集电极和开关管Q2的源极电连接，所述变压器T2的次级绕组的一端与所述二极管D2的阳极电连接，所述二极管D2的阴极与所述电容C3的一端电连接，所述电容C3的另一端与所述电容C4的一端电连接，所述电容C4的另一端与所述变压器T2的次级绕组的另一端电连接。
由上述描述可知，二极管D2、电容C3和电容C4构成整流电路，方波电源电路输出的方波信号加载到变压器T2的初级绕组，将能量传递到变压器T2的次级绕组上，经过整流电路形成一个稳定的驱动电压，而驱动电压的大小可以通过调节方波电源电路中的PWM信号的占空比实现。
进一步的，所述第一驱动电源电路包括变压器T3、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、二极管D4和二极管D5；
所述电容C6的一端与所述方波电源电路电连接，所述电容C6的另一端与所述变压器T3的初级绕组的一端电连接，所述变压器T3的初级绕组的另一端与所述方波电源电路电连接，所述变压器T3的第一次级绕组的一端与所述二极管D4的阳极电连接，所述二极管D4的阴极与所述电容C7的一端电连接，所述电容C7的另一端与所述电容C8的一端电连接，所述电容C8的另一端与所述变压器T3的第一次级绕组的另一端电连接，所述变压器T3的第二次级绕组的一端与所述二极管D5的阳极电连接，所述二极管D5的阴极与所述电容C9的一端电连接，所述电容C9的另一端与所述电容C10的一端电连接，所述电容C10的另一端与所述变压器T3的第二次级绕组的另一端电连接。
由上述描述可知，二极管D4、电容C7和电容C8构成第一整流电路，二极管D5、电容C9和电容C10构成第二整流电路，方波电源电路输出的方波信号加载到变压器T3的初级绕组，将能量传递到变压器T3的两个次级绕组上，经过两个整流电路形成两个稳定的驱动电压，而驱动电压的大小可以通过调节方波电源电路中的PWM信号的占空比实现，通过设置一个变压器实现多路输出的驱动电源电路能够节省整体驱动电路的空间且性能稳定。
进一步的，所述辅助电源电路包括变压器T1、二极管D1、开关管Q1和电容C1；
所述变压器T1的初级绕组的一端与所述开关管Q1的漏极电连接，所述变压器T1的次级绕组的一端与所述二极管D1的阳极电连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与所述变压器T1的次级绕组的另一端电连接。
从上述描述可知，变压器T1的初级绕组与开关管Q1构成高压侧的变换电路，开关管Q1在PWM信号驱动下，将高压侧的能量通过变压器以脉冲的形式传递到变压器的次级绕组上，脉冲能量在二极管D1和电容C1的整流作用下，将脉冲能量形成一个直流信号。
请参照图1和图2，本发明的实施例一为：
一种光伏逆变器驱动电路，包括辅助电源电路1、方波电源电路2和第一驱动电源电路3，所述方波电源电路2分别与所述辅助电源电路1和第一驱动电源电路3电连接；
所述方波电源电路2包括电阻R(电阻R的参数规格为5.1kΩ/0.25W)、开关管Q2(开关管Q2的类型为MOSFET，型号为2N7002，参数规格为250mA/60V)、三极管Q3(三极管Q3的型号为2S5706-E，参数规格为5A/50V)和三极管Q4(三极管Q4的型号为2SA2039-E，参数规格为-5A/-50V)，所述电阻R的一端分别与所述三极管Q3的基极、三极管Q4的基极和开关管Q2的漏极电连接，所述电阻R的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的发射极电连接，所述三极管Q4的集电极与所述开关管Q2的源极电连接。
所述第一驱动电源电路3包括电容C2(电容C2的参数规格为1uF/50V)、电容C3(电容C3的参数规格为100uF/50V)、电容C4(电容C4的参数规格为220uF/50V)、变压器T2(变压器T2的磁芯规格为EE10，励磁电感参数为60mH)和二极管D2(二极管D2的型号为MURA220T3，参数规格为2A/200V)；
所述电容C2的一端与所述变压器T2的初级绕组的一端电连接，所述电容C2的另一端分别与所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极电连接，所述变压器T2的初级绕组的另一端分别与所述三极管Q4的集电极和开关管Q2的源极电连接，所述变压器T2的次级绕组的一端与所述二极管D2的阳极电连接，所述二极管D2的阴极与所述电容C3的一端电连接，所述电容C3的另一端与所述电容C4的一端电连接，所述电容C4的另一端与所述变压器T2的次级绕组的另一端电连接。
所述辅助电源电路1包括变压器T1(变压器T1的磁芯规格为EER35，励磁电感参数为3.6mH)、二极管D1(二极管D1的型号为STPS20150C，参数规格为20A/150V)、开关管Q1(开关管Q1的类型为MOSFET，型号为STFW3N150，参数规格为3A/1500V)和电容C1(电容C1的参数规格为1000uF/50V)；
所述变压器T1的初级绕组的一端与所述开关管Q1的漏极电连接，所述变压器T1的次级绕组的一端与所述二极管D1的阳极电连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与所述变压器T1的次级绕组的另一端电连接。
请参照图3，本发明的实施例二为：
实施例二与实施例一的区别在于，上述的光伏逆变器驱动电路还包括取电电路4，所述辅助电源电路1通过所述取电电路4与所述方波电源电路2电连接。
所述取电电路4包括二极管D3(二极管D3的型号为MURA220T3，参数规格为20A/200V)和电容C5(电容C5的参数规格为220uF/50V)，所述二极管D3的阴极分别与所述电容C5的一端和电阻R的另一端电连接，所述二极管D3的阳极与所述辅助电源电路1电连接，所述电容C5的另一端分别与所述辅助电源电路1、开关管Q2的源极和三极管Q4的集电极电连接。
请参照图4，本发明的实施例三为：
实施例三与实施一的区别在于：上述的光伏逆变器驱动电路还包括两个以上电路结构相同且相互并联连接的第二驱动电源电路；
所述第二驱动电源电路的电路结构与所述第一驱动电源电路3的电路结构相同，所述第一驱动电源电路3与两个以上的相互并联连接后的第二驱动电源电路电连接。
请参照图5，本发明的实施例四为：
实施例四与实施一的区别在于：上述的光伏逆变器驱动电路还包括取电电路4和两个以上电路结构相同且相互并联连接的第二驱动电源电路，所述辅助电源电路1通过所述取电电路4与所述方波电源电路2电连接；
所述第二驱动电源电路的电路结构与所述第一驱动电源电路3的电路结构相同，所述第一驱动电源电路3与两个以上的相互并联连接后的第二驱动电源电路电连接。
所述取电电路4包括二极管D3和电容C5，所述二极管D3的阴极分别与所述电容C5的一端和电阻R的另一端电连接，所述二极管D3的阳极与所述辅助电源电路电连接，所述电容C5的另一端分别与所述辅助电源电路1、开关管Q2的源极和三极管Q4的集电极电连接。
请参照图6，本发明的实施例五为：
实施例五与实施一的区别在于：所述第一驱动电源电路3包括变压器T3(变压器T3的磁芯规格为EE16，励磁电感参数为30mH)、电容C6(电容C6的参数规格为1uF/50V)、电容C7(电容C7的参数规格为100uF/50V)、电容C8(电容C8的参数规格为220uF/50V)、电容C9(电容C9的参数规格为100uF/50V)、电容C10(电容C10的参数规格为220uF/50V)、二极管D4(二极管D4的型号为MURA220T3，参数规格为20A/200V)和二极管D5(二极管D5的型号为MURA220T3，参数规格为20A/200V)；
所述电容C6的一端与所述方波电源电路2电连接，所述电容C6的另一端与所述变压器T3的初级绕组的一端电连接，所述变压器T3的初级绕组的另一端与所述方波电源电路2电连接，所述变压器T3的第一次级绕组的一端与所述二极管D4的阳极电连接，所述二极管D4的阴极与所述电容C7的一端电连接，所述电容C7的另一端与所述电容C8的一端电连接，所述电容C8的另一端与所述变压器T3的第一次级绕组的另一端电连接，所述变压器T3的第二次级绕组的一端与所述二极管D5的阳极电连接，所述二极管D5的阴极与所述电容C9的一端电连接，所述电容C9的另一端与所述电容C10的一端电连接，所述电容C10的另一端与所述变压器T3的第二次级绕组的另一端电连接。
其中二极管D4、电容C7和电容C8构成第一整流电路，二极管D5、电容C9和电容C10构成第二整流电路，在实际光伏逆变器驱动电路中若需要连接多个IGBT，可采用多个整流电路和多个变压器的次级绕组搭配实现多路输出的驱动电源电路，具体电路结构图可参照图7，若是连接两个IGBT只需要设计两个整流电路和两个变压器的次级绕组即可，同样的，需要连接几个IGBT就搭配几个整流电路和几个变压器的次级绕组。
综上所述，本发明提供的一种光伏逆变器驱动电路，通过设置方波电源电路和第一驱动电源电路，能够极大简化驱动电源电路的电路结构，使得多个IGBT的驱动电源电路可以共用一路方波电源电路，光伏逆变器驱动电路的成本和电路体积；方波电源电路产生的方波信号电压较低，能够隔绝辅助电源电路产生的高频干扰，有利于降低对光伏逆变器驱动电路的影响；方波电源电路产生的方波信号幅值低，干扰小，且占空比可调，可实现对IGBT的驱动电压的调节，控制灵活；方波电源电路中的电阻R、三极管Q3和三极管Q4构成推挽电路，开关管Q2构成PWM驱动电路，通过控制PWM驱动电路产生的PWM信号可以控制推挽电路输出一个占空比可变的方波信号，其中电阻R起到限流的作用，防止方波电源电路出现短路现象。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种光伏逆变器驱动电路，其特征在于，包括辅助电源电路、方波电源电路和第一驱动电源电路，所述方波电源电路分别与所述辅助电源电路和第一驱动电源电路电连接；
所述方波电源电路包括电阻R、开关管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述电阻R的一端分别与所述三极管Q3的基极、三极管Q4的基极和开关管Q2的漏极电连接，所述电阻R的另一端与所述三极管Q3的集电极电连接，所述三极管Q3的发射极与所述三极管Q4的发射极电连接，所述三极管Q4的集电极与所述开关管Q2的源极电连接。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器驱动电路，其特征在于，还包括取电电路，所述辅助电源电路通过所述取电电路与所述方波电源电路电连接。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器驱动电路，其特征在于，所述取电电路包括二极管D3和电容C5，所述二极管D3的阴极分别与所述电容C5的一端和电阻R的另一端电连接，所述二极管D3的阳极与所述辅助电源电路电连接，所述电容C5的另一端分别与所述辅助电源电路、开关管Q2的源极和三极管Q4的集电极电连接。
4.根据权利要求1或2任意一项中所述的光伏逆变器驱动电路，其特征在于，还包括两个以上电路结构相同且相互并联连接的第二驱动电源电路；
所述第二驱动电源电路的电路结构与所述第一驱动电源电路的电路结构相同，所述第一驱动电源电路与两个以上的相互并联连接后的第二驱动电源电路电连接。
5.根据权利要求1所述的光伏逆变器驱动电路，其特征在于，所述第一驱动电源电路包括电容C2、电容C3、电容C4、变压器T2和二极管D2；
所述电容C2的一端与所述变压器T2的初级绕组的一端电连接，所述电容C2的另一端分别与所述三极管Q3的发射极和三极管Q4的发射极电连接，所述变压器T2的初级绕组的另一端分别与所述三极管Q4的集电极和开关管Q2的源极电连接，所述变压器T2的次级绕组的一端与所述二极管D2的阳极电连接，所述二极管D2的阴极与所述电容C3的一端电连接，所述电容C3的另一端与所述电容C4的一端电连接，所述电容C4的另一端与所述变压器T2的次级绕组的另一端电连接。
6.根据权利要求1所述的光伏逆变器驱动电路，其特征在于，所述第一驱动电源电路包括变压器T3、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、二极管D4和二极管D5；
所述电容C6的一端与所述方波电源电路电连接，所述电容C6的另一端与所述变压器T3的初级绕组的一端电连接，所述变压器T3的初级绕组的另一端与所述方波电源电路电连接，所述变压器T3的第一次级绕组的一端与所述二极管D4的阳极电连接，所述二极管D4的阴极与所述电容C7的一端电连接，所述电容C7的另一端与所述电容C8的一端电连接，所述电容C8的另一端与所述变压器T3的第一次级绕组的另一端电连接，所述变压器T3的第二次级绕组的一端与所述二极管D5的阳极电连接，所述二极管D5的阴极与所述电容C9的一端电连接，所述电容C9的另一端与所述电容C10的一端电连接，所述电容C10的另一端与所述变压器T3的第二次级绕组的另一端电连接。
7.根据权利要求1所述的光伏逆变器驱动电路，其特征在于，所述辅助电源电路包括变压器T1、二极管D1、开关管Q1和电容C1；
所述变压器T1的初级绕组的一端与所述开关管Q1的漏极电连接，所述变压器T1的次级绕组的一端与所述二极管D1的阳极电连接，所述二极管D1的阴极与所述电容C1的一端电连接，所述电容C1的另一端与所述变压器T1的次级绕组的另一端电连接。
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