變換器光伏發電論文范文

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1軟開關技術

開關器件在動作過程中開關管的電壓和電流的重疊會產生很大的功率損耗;同時由于電壓和電流變化速度比較快，電壓和電流波形的過沖會形成噪聲。開關管的工作頻率越高，產生的損耗和噪聲就越大。為解決上述問題，可以實現電路的高頻化和小型化的軟開關的概念應運而生。軟開關電路一般分為兩類:一種是通過增加輔助網絡實現軟開關;另外一種是通過對開關管控制電路的合理設計來實現軟開關［4］。通過增加輔助網絡實現軟開關的電路因為需要增加額外的器件，電路結構復雜、成本高，同時對電路軟開關的控制較為困難;控制型軟開關技術則是通過對開關管的驅動信號進行適當的控制來實現開關管的軟開關［5］。文獻［4］指出了控制型軟開關的四種常見的PWM控制策略:不對稱互補脈沖PWM控制，不對稱脈沖PWM控制，脈沖移位PWM控制以及移相脈沖PWM控制。圖3是上述4種控制型軟開關的PWM控制策略。

文獻［6］利用電感和電容器件的諧振實現了電流饋入型半橋變換器的軟開關，但是由于電路采用的變頻控制(PFM)，實現變換器的優化設計較為困難，影響了該方法的使用。為了對電路進行頻率恒定的脈沖寬度調制即PWM控制，在調節開關管占空比過程中會導致開關管開通時間的不對稱，因此文獻［7］通過采用不對稱互補脈沖控制實現了電流饋入型半橋變換器的軟開關。

2半橋變換器仿真分析

使用MATLAB仿真軟件分別對傳統的電流饋入型半橋變換器和基于控制型軟開關的改進型電流饋入型半橋變換器進行仿真分析。對兩種變換器采用相同的仿真參數，輸入電壓值為40V，占空比D=70%，開關頻率50kHz。傳統的電流饋入型半橋變換器開關管S1和S2的觸發脈圖4傳統電流饋入型半橋變換器的輸入電流和輸入電感L1、L2的電流沖相差180°。圖4是傳統半橋變換器的輸入電流iin、電感L1的電流iL1和電感L2的電流iL2。從圖中可以看出，當輸入電感足夠大時，輸入電感電流基本上為輸入電流的一半，與前部分章節中對變換器的理想化假設分析一致。圖5是傳統的電流饋入型半橋變換器流過開關管S1的電壓uS1、電流iS1和開關信號D的仿真波形。從圖中可以看出，傳統的電流饋入型半橋變換器工作于硬開關狀態，電壓存在著很大的關斷電壓尖峰。圖6和圖7分別是改進型的電流饋入型半橋變換器開關管S1的電壓uS1、電流iS1和開關信號D的仿真波形和S2的電壓uS2、電流iS2和開關信號D的仿真波形。從圖中可以看出，與傳統的電流饋入型半橋變換器相比，采用控制型軟開關的改進型電流饋入型半橋變換器可以工作于軟開關狀態，開關管S1和S2都實現了零電流關斷，從而從根本上消除了由于開關管關斷引起的關斷電壓尖峰，大大降低變換器的能量損耗，因此本文提出將可以實現電氣隔離、高電壓增益和高效率的改進型電流饋入型半橋變換器作為光伏發電系統的前級DC/DC變換器。

3結束語

本文首先介紹了直流母線式光伏發電系統對前級直流變換器的拓撲的相關要求，選擇高電壓增益和電氣隔離的電流饋入型半橋變換器作為前級變換器，并分析了電流饋入型半橋變換器的運行特性。隨后闡述以往文獻中針對傳統電流饋入型半橋變換器存在的啟動和開關過沖問題的解決辦法，然后擇優選取控制型軟開關技術實現電流饋入型半橋變換器的軟開關。文中詳細分析了改進的電流饋入型半橋變換器的工作過程、特性以及變換器實現軟開關的條件。

作者：閆佳樂張振國李紀文張昊易勇華張青青單位：上海理工大學光電信息與計算機工程學院