CN204156723U - 一种光伏超低压升压电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光伏超低压升压电路，包括低压侧直流电源、储能电感器、三极开关管、续流二极管、PWM波发生器和高压侧接收电路；所述储能电感器一端连接低压侧直流电源的正极，储能电感器另一端连接续流二极管的正极，续流二极管的负极和低压侧直流电源的负极连接到高压侧接收电路，所述三极开关管跨接在储能电感器另一端和低压侧直流电源的负极之间，PWM波发生器的PWM脉冲输出连接三极开关管的控制极，一个场效应功率开关管跨接在续流二极管两端，一个与所述PWM脉冲输出频率相同极性相反的脉冲波电路连接场效应功率开关管的控制端，使场效应功率开关管与三极开关管交替导通。本实用新型除去了通常Boost电路的续流二极管在电路放电时管压降的损耗，提高了电路效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光伏超低压升压电路，特别是一种针对Boost升压电路的光伏发电用超低压升压电路。
背景技术
在电力电子领域，主要是低压升压，主要的困难在于低压大功率输入损耗较大。以在光伏发电领域应用为例，低入口电压光伏发电是为了解决光伏遮挡和单块硅单元工作不良造成效率大比例下降问题所提出的光伏发电新模式，其是将基本硅单元串联数减少以削弱部分硅单元被干扰后对于整体工作性能的大幅影响，但是在低入口电压下就会造成发电电路损耗加剧，对于两者的矛盾目前业界多采用折中的方式，以不是太低的发电入口电压换取在遮挡和单块硅单元工作不良情况下同发电效率在整体发电量上的提升。
目前，光伏发电通常所使用的Boost升压电路相比于其他电力电子电路其具有效率高易调节的特点，但是由于电路使用了续流二极管造成了其存在不可避免的传输损耗，这点也就限制了光伏发电在更加深度的低入口电压的运行，也就造成了目前的光伏发电在天气多变的情况下因无法更好的应对遮挡以及部分硅单元老化等问题对于发电能力的影响。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种光伏超低压升压电路，是一种针对Boost升压电路的光伏发电用超低压升压电路。
为了实现上述目的，本实用新型的方案是：一种光伏超低压升压电路，包括低压侧直流电源、储能电感器、三极开关管、续流二极管、PWM波发生器和高压侧接收电路；所述储能电感器一端连接低压侧直流电源的正极，储能电感器另一端连接续流二极管的正极，续流二极管的负极和低压侧直流电源的负极连接到高压侧接收电路，所述三极开关管跨接在储能电感器另一端和低压侧直流电源的负极之间，PWM波发生器的PWM脉冲输出连接三极开关管的控制极，其中，一个场效应功率开关管跨接在续流二极管两端，一个与所述PWM脉冲输出频率相同极性相反的脉冲波电路连接场效应功率开关管的控制端，使场效应功率开关管与三极开关管交替导通。
方案进一步是：所述场效应功率开关管是GTO、GTR、MOSFET、IGBT控制开关电路的场效应功率开关管。
方案进一步是：所述低压侧直流电源是光伏电池电源输出。
方案进一步是：所述PWM波发生器是由单片机的PWM信号输出连接一个驱动电路组成，驱动电路生成一个PWM脉冲驱动信号，PWM脉冲驱动信号连接三极开关管的控制极输入，PWM脉冲驱动信号还连接一个反相器，反相器的输出连接场效应功率开关管的控制端输入。
本实用新型的有益效果是：
(1)除去了通常Boost电路的续流二极管在电路放电时管压降的损耗，提高了电路效率。
(2)在光伏发电领域，特别在以基本硅单元约0.5V输入十倍升压为例，将能提高9%左右的效率，实现更深度的低入口电压发电达到超低压发电水平使得光伏发电在部分硅单元老化及遮挡等问题上有更好的应对能力，提高光伏发电总量。
下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。
附图说明
图1 为本实用新型电路结构示意图；
图2 为本实用新型带有驱动的电路结构示意图。
具体实施方式
一种光伏超低压升压电路，实施例展示的是一种替换传统Boost升压电路采用更好的可控整流技术以降低原有续流二极管在电路放电工作状态时不可避免的损耗问题，拓宽Boost电路的高效升压区间，增强Boost电路的应用能力。参见图1和图2，所述升压电路包括低压侧直流电源1、储能电感器L、三极开关管2、续流二极管D、PWM波发生器3和高压侧接收电路4；当然电路中还包括了必不可少如图所示的电容C1和C2，作为典型的Boost升压电路：所述储能电感器一端连接低压侧直流电源的正极，储能电感器另一端连接续流二极管的正极，续流二极管的负极和低压侧直流电源的负极连接到高压侧接收电路，所述三极开关管跨接在储能电感器另一端和低压侧直流电源的负极之间，PWM波发生器的PWM脉冲输出连接三极开关管的控制极。其中，与传统Boost升压电路不同的是一个全控开关管5跨接在续流二极管两端，一个与所述PWM脉冲输出频率相同极性相反的脉冲波电路6连接全控开关管的控制端，使全控开关管与三极开关管交替导通。图1的工作原理是：现将三极开关管2导通，电压电源向电感L储能，然后将三极开关管2关断，将原有的续流二极管并联一开关管成为可控整流开关，电感L处于放电状态电能由低压电源端传输至高压侧时电流通过可控整流开关，此时将可控整流开关5置于导通状态，这样当电流流过就不会产生或仅少量产生电压降落，基本消除续流二极管损耗，达到提高电路效率的作用。本实施例利用了开关管在导通时低电阻值电压降极小的特点，加上同步的控制电路形成的可控整流开关替换掉单独的续流二极管设置，以基本除去续流二极管的损耗。拓宽Boost电路的高效升压区间，增强Boost电路的应用能力。
实施例中，所述全控开关管是GTO、GTR、MOSFET、IGBT、等控制开关电路中的一种场效应功率开关管，上述控制开关电路都是市场上可采购到的、广泛应用于变频控制电路的集成一体化功率开关电路，都具有非常低的开关压降。
做为本实施例应用的一个典型实例：所述低压侧直流电源是光伏电池电源输出。
作为一个应用实例：参见图2，所述三极开关管和所述全控开关管为同一型号的CMOS场效应功率开关管，所述PWM波发生器是由单片机的PWM信号输出连接一个驱动电路组成，驱动电路生成一个PWM脉冲驱动信号，PWM脉冲驱动信号连接三极开关管的控制极输入，PWM脉冲驱动信号还连接一个反相器（由Q和电阻R3组成），反相器的输出连接场效应功率开关管的控制极输入。
图2为应用于光伏升压的高效率可控整流型超低压Boost升压电路的参考电路，图中J为一单片机加驱动电路，R2为驱动电阻，单片机的PWM口输出PWM波。L1、5、D、D1、R1配合作为可控整流开关，基本工作原理如下：正常运行时外部提供给2和Q的PWM波相同。假若首先PWM波进入高电平，则电路进入充电状态，当PWM运行至低电平时2、Q关断，电路由充电状态变为放电状态L1产生一冲击电压二极管D导通并由D1保持该高电位使得5导通，此时电路进行正常的放电状态向负载侧输出能量，在电路充电状态时Q导通将2门极电位拉低MOS管关断限制电能回流。由于此处的MOS导通时压降远低于二极管达到降低损耗提高效率的作用。在光伏发电领域，特别在以基本硅单元约0.5V输入十倍升压为例，将能提高9%左右的效率，实现更深度的低入口电压发电达到超低压发电水平使得光伏发电在部分硅单元老化及遮挡等问题上有更好的应对能力，提高光伏发电总量。
其中的PWM波由单片机控制+驱动电路驱动提供，此图仅为实现可控整流的一种可以参照的具体方法，但该类设计并不仅限于此种方法。
Claims (4)
1.一种光伏超低压升压电路，包括低压侧直流电源、储能电感器、三极开关管、续流二极管、PWM波发生器和高压侧接收电路；所述储能电感器一端连接低压侧直流电源的正极，储能电感器另一端连接续流二极管的正极，续流二极管的负极和低压侧直流电源的负极连接到高压侧接收电路，所述三极开关管跨接在储能电感器另一端和低压侧直流电源的负极之间，PWM波发生器的PWM脉冲输出连接三极开关管的控制极，其特征在于，一个场效应功率开关管跨接在续流二极管两端，一个与所述PWM脉冲输出频率相同极性相反的脉冲波电路连接场效应功率开关管的控制端，使场效应功率开关管与三极开关管交替导通。
2.根据权利要求1所述的一种光伏超低压升压电路，其特征在于，所述场效应功率开关管是GTO、GTR、MOSFET、IGBT控制开关电路中的场效应功率开关管。
3.根据权利要求1所述的一种光伏超低压升压电路，其特征在于，所述低压侧直流电源是光伏电池电源输出。
4.根据权利要求1所述的一种光伏超低压升压电路，其特征在于，所述PWM波发生器是由单片机的PWM信号输出连接一个驱动电路组成，驱动电路生成一个PWM脉冲驱动信号，PWM脉冲驱动信号连接三极开关管的控制极输入，PWM脉冲驱动信号还连接一个反相器，反相器的输出连接场效应功率开关管的控制端输入。
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