一种微型光伏并网逆变器拓扑电路及控制系统

摘要

本发明公开了一种微型光伏并网逆变器拓扑电路及控制系统，包括：LLC变换电路和与其电性连接的逆变电路；所述LLC变换电路包括输入电容、LLC原边H桥变换器、并联谐振电容、并联谐振电感、至少两个高频隔离变压器(50)、LLC副边变换器；LLC原边H桥变换器并联在输入电容两端，至少两个高频隔离变压器的原边绕组相互并联且与并联谐振电容、并联谐振电感串联连接在LLC原边H桥变换器的两桥臂之间；所述高频隔离变压器的副边绕组相互串联且与LLC副边变换器连接，LLC副边变换器与逆变电路电性连接；通过LLC变换器低压边无源器件并联、高压边串联技术手段，解决低压大电流、温升和效率问题。

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器领域，尤其涉及一种微型光伏并网逆变器拓扑电路及控制系统。

背景技术

微型光伏并网逆变器由于安全性高、系统效率高等特点，成为分布式光伏发电领域技术路线之一，但是随着光伏组件功率增加，或者为了降低系统成本，将多块光伏组件并联接入微型逆变器，导致输入端低压大电流，引起微型逆变器效率降低、发热严重等问题，限制功率提升。

发明内容

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种微型光伏并网逆变器拓扑电路及控制系统，通过LLC变换器低压边无源器件并联、高压边串联技术手段，解决低压大电流、温升和效率问题

本发明提出一种微型光伏并网逆变器拓扑电路，包括：LLC变换电路和与其电性连接的逆变电路；所述LLC变换电路包括输入电容、LLC原边H桥变换器、并联谐振电容、并联谐振电感、至少两个高频隔离变压器、LLC副边变换器；LLC原边H桥变换器并联在输入电容两端，至少两个高频隔离变压器的原边绕组相互并联且与并联谐振电容、并联谐振电感串联连接在LLC原边H桥变换器的两桥臂之间；所述高频隔离变压器的副边绕组相互串联且与LLC副边变换器连接，LLC副边变换器与逆变电路电性连接。

优选地，所述逆变电路为单相逆变电路，包括单相并网逆变器H桥变换器、单相并网逆变器LCL滤波器；所述LLC变换电路还包括一个副边储能电容，所述LLC副边变换器并联在副边储能电容两端，所述单向并网逆变器H桥变换器并联在副边储能电容两端，单向并网逆变器LCL滤波器电性连接于单相并网逆变器H桥变换器的两桥臂之间。

优选地，所述LLC副边变换器电路为全桥整流电路，包括四个二极管，每两个二极管正负极依次串联组成第一桥臂和第二桥臂；高频隔离变压器的副边绕组相互串联且连接在第一桥臂的两个二极管连接点和第二桥臂的两个二极管连接点之间。

优选地，所述LLC副边变换器电路为半桥整流电路，包括由两个二极管正负极依次串联组成第一支路和由两个电容器串联组成的第二支路；高频隔离变压器的副边绕组相互串联且连接在第一支路的两个二极管连接点和第二支路的两个电容器连接点之间。

优选地，所述LLC副边变换器电路为半桥整流电路，包括由两个二极管正负极依次串联组成第一支路和由两个电容器串联组成的第二支路；所述至少两个高频隔离变压器的副边绕组相互串联且连接在第一支路的两个二极管连接点和第二支路的两个电容器连接点之间；所述逆变电路为三相逆变电路，包括三相并网逆变器全桥变换器、三相并网逆变器LCL滤波器，LLC副边变换器与三相并网逆变器全桥变换器电性连接，三相并网逆变器LCL滤波器的逆变器侧电感分别连接于三相并网逆变器全桥变换器的三个桥臂中点，其滤波电容均连接于LLC副边变换器第二支路的两个电容器的连接点。

优选地，所述并联谐振电容中并联的电容数量不少于两个且不多于二十个。

优选地，所述并联谐振电感中并联的电感数量不少于两个且不多于五个。

优选地，所述高频隔离变压器数量不少于两个且不多于五个。

本发明还提出一种微型光伏并网逆变器控制系统，包括控制器、LLC变换电路、第一检测电路、第一驱动电路、逆变电路、第二检测电路、第二驱动电路，其中，控制器分别连接于第一检测电路、第一驱动电路、第二检测电路、第二驱动电路，第一检测电路和第一驱动电路连接于LLC变换电路，第二检测电路和第二驱动电路连接于逆变电路、LLC变换电路与逆变电路连接；

所述第一检测电路采集LLC变换电路的电压电流信号，传输至控制器，控制器产生控制信号，由第一驱动电路驱动LLC变换电路中的功率管，LLC变换电路中的LLC变换器采用变频调制方法实现升压控制；所述第二检测电路采集逆变电路的电压电流信号，传输至控制器，控制器产生控制信号，由第二驱动电路驱动逆变电路中的功率管，逆变电路采用准谐振软开关调制方法实现单位功率因数或者功率因数可调的并网控制。

本发明中，通过LLC变换器低压边无源器件并联、高压边串联技术手段，解决低压大电流、温升和效率问题；本发明中，可以根据电网的不一样选择单相逆变电路或者三相逆变电路，适用性更强；本发明中，通过并联谐振电容和并联谐振电感，保证了电流的大小合适，采取分流的手段减小电流，有效减少发热。本发明所提出的微型光伏并网逆变器拓扑电路及控制系统，其系统效率高，适用于低压大电流大功率的光伏组件。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电路图；

图2为本发明第二实施例的电路图；

图3为本发明第三实施例的电路图；

图4为本发明第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述本发明，所述附图中显示了本发明的示例性实施例。然而，该发明能够以多种不同的形式实施，而不应当理解为限于文中列举的实施例。更确切而言，提供这些实施例是为了使公开能够彻底及完整，并且能向本领域技术人员充分表达出本发明的范围。

如图1所示，图1为本发明第一实施例的微型光伏并网逆变器拓扑电路；

参照图1，本发明实施例提出的一种微型光伏并网逆变器拓扑电路，包括：LLC变换电路和与其电性连接的逆变电路；所述LLC变换电路包括输入电容10、LLC原边H桥变换器20、并联谐振电容30、并联谐振电感40、至少两个高频隔离变压器50、LLC副边变换器60；LLC原边H桥变换器20并联在输入电容10两端，至少两个高频隔离变压器50的原边绕组相互并联且与并联谐振电容30、并联谐振电感40串联连接在LLC原边H桥变换器20的两桥臂之间；所述高频隔离变压器50的副边绕组相互串联且与LLC副边变换器60连接，LLC副边变换器60与逆变电路电性连接。

本实施例中，逆变电路为单相逆变电路，包括单相并网逆变器H桥变换器80、单相并网逆变器LCL滤波器90；所述LLC变换电路还包括一个副边储能电容70，所述LLC副边变换器60并联在副边储能电容70两端，所述单向并网逆变器H桥变换器并联在副边储能电容70两端，单向并网逆变器LCL滤波器90电性连接于单相并网逆变器H桥变换器80的两桥臂之间。

本实施例中，所述LLC副边变换器60电路为全桥整流电路，包括四个二极管，每两个二极管正负极依次串联组成第一桥臂和第二桥臂；高频隔离变压器50的副边绕组相互串联且连接在第一桥臂的两个二极管连接点和第二桥臂的两个二极管连接点之间。

需要说明的是，本实施例中，并联谐振电容30中并联的电容数量最佳选择在2-20个之间；并联谐振电感40中并联的电感数量最佳选择在2-20个之间；高频隔离变压器数量最佳选择在2-5个之间。

如图2所示，图2为本发明第二实施例的微型光伏并网逆变器拓扑电路；参照图1与图2，与第一实施例相比，第二实施例区别在于LLC副边变换器60电路为半桥整流电路，包括由两个二极管正负极依次串联组成第一支路和由两个电容器串联组成的第二支路；高频隔离变压器50的副边绕组相互串联且连接在第一支路的两个二极管连接点和第二支路的两个电容器连接点之间。

如图3所示，图3为本发明第三实施例的微型光伏并网逆变器拓扑电路；包括：LLC变换电路和与其电性连接的逆变电路；所述LLC变换电路包括输入电容10、LLC原边H桥变换器20、并联谐振电容30、并联谐振电感40、至少两个高频隔离变压器50、LLC副边变换器60；LLC原边H桥变换器20并联在输入电容10两端，至少两个高频隔离变压器50的原边绕组相互并联且与并联谐振电容30、并联谐振电感40串联连接在LLC原边H桥变换器20的两桥臂之间；所述高频隔离变压器50的副边绕组相互串联且与LLC副边变换器60连接，LLC副边变换器60与逆变电路电性连接。

本实施例中，LLC副边变换器60电路为半桥整流电路，包括由两个二极管正负极依次串联组成第一支路和由两个电容器串联组成的第二支路；所述至少两个高频隔离变压器50的副边绕组相互串联且连接在第一支路的两个二极管连接点和第二支路的两个电容器连接点之间；

本实施例中，所述逆变电路为三相逆变电路，包括三相并网逆变器全桥变换器80、三相并网逆变器LCL滤波器90，LLC副边变换器60与三相并网逆变器全桥变换器80电性连接，三相并网逆变器LCL滤波器90的逆变器侧电感分别连接于三相并网逆变器全桥变换器80的三个桥臂中点，其滤波电容均连接于LLC副边变换器60第二支路的两个电容器的连接点。

需要说明的是，本实施例中，并联谐振电容30中并联的电容数量最佳选择在2-20个之间；并联谐振电感40中并联的电感数量最佳选择在2-20个之间；高频隔离变压器数量最佳选择在2-5个之间。

本发明中，以上实施例中，可以通过逆变电路采用准谐振软开关技术，进一步提升系统效率。

如图4所示，图4为本发明第四实施例的微型光伏并网逆变器控制系统，包括：控制器100、LLC变换电路600、第一检测电路200、第一驱动电路300、逆变电路700、第二检测电路400、第二驱动电路500，其中，控制器100分别连接于第一检测电路300、第一驱动电路300、第二检测电路400、第二驱动电路500，第一检测电路200和第一驱动电路300连接于LLC变换电路600，第二检测电路400和第二驱动电路500连接于逆变电路700、LLC变换电路600与逆变电路700连接；

所述第一检测电路采集LLC变换电路的电压电流信号，传输至控制器，控制器产生控制信号，由第一驱动电路驱动LLC变换电路中的功率管，LLC变换电路中的LLC变换器采用变频调制方法实现升压控制；所述第二检测电路采集逆变电路的电压电流信号，传输至控制器，控制器产生控制信号，由第二驱动电路驱动逆变电路中的功率管，逆变电路采用准谐振软开关调制方法实现单位功率因数或者功率因数可调的并网控制。

需要说明的是，本实施例中，逆变电路可以是单相逆变电路或者三相逆变电路。

本发明中，通过LLC变换器低压边无源器件并联、高压边串联技术手段，解决低压大电流、温升和效率问题；本发明中，可以根据电网的不一样选择单相逆变电路或者三相逆变电路，适用性更强；本发明中，通过并联谐振电容和并联谐振电感，保证了电流的大小合适，采取分流的手段减小电流，有效减少发热。本发明所提出的微型光伏并网逆变器拓扑电路及控制系统，其系统效率高，适用于低压大电流大功率的光伏组件。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。