[发明专利]采用峰值电流控制的反激式光伏并网微型逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种反激式光伏并网微型逆变器的控制方法，具体涉及一种应用于太阳能技术领域，在轻载条件下提高能量转换效率的反激式光伏并网微型逆变器的控制方法。

背景技术

光伏并网微型逆变器相对于传统集中式逆变器，具有能量利用效率高、更安全、寿命长和智能化等优点，在建筑光伏系统和家庭光伏系统中有重要的应用前景。

微型逆变器的基本结构包括高频反激式变流器、低频换向桥和滤波器。高频反激式变流器利用峰值电流控制方法，使得流过原边开关元件的电流的包络线跟踪电流基准的形状。换向桥将高频半波电流变成正负全波电流，经过滤波器后得到与电网电压频率和相位相同的电流信号。

利用峰值电流控制的微型逆变器工作在电流临界断续模式或者断续模式。临界连续模式控制的微型逆变器在输出功率较大时效率较高，但是当输出功率较小时，由于过高的开关损耗导致效率下降；断续模式适合于输出功率较小的场合。

微型逆变器的损耗主要包括开关元件的损耗和变压器的损耗。其中开关元件的损耗主要包括开关损耗和导通损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用峰值电流控制的反激式光伏并网微型逆变器的控制方法，能够提高光伏并网微型逆变器轻载时能量转换效率。

为此，本发明采用以下技术方案：微型逆变器根据输出功率和光伏板电压、电网电压确定对应的临界断续和断续状态下的电流基准值，对所述两个电流基准值进行比较，取较大的作为流过微型逆变器原边开关元件的电流的基准。根据这种控制方案，当微型逆变器输出功率较大时，逆变器工作在电流临界断续模式；当微型逆变器输出功率较小时，逆变器工作在电流断续模式。

本发明涉及的微型逆变器工作采用峰值电流控制方法。根据微型逆变器电感电流的状态可以将工作状态分成临界断续和断续两种模式。临界断续模式适合于输出功率较大的场合，当输出功率较小时能量转换效率明显下降；而断续模式适合于输出功率较小的场合。传统的采用单一控制模式的微型逆变器随着输出功率的变化，能量转换效率较低

两种不同工作模式下电流基准的计算由数字控制器根据光伏板的电压、电网电压以及微型逆变器的元件参数完成。电流基准的比较也由数字控制器完成。

微型逆变器的损耗主要由开关元件的损耗和变压器等的损耗组成。开关元件的损耗主要包括开关损耗和导通损耗两部分。减小开关元件的开关损耗可以降低微型逆变器工作在轻载时的能量损耗，从而提高整个系统的能量转换效率。根据电感电流断续状态电流基准的公式，电流基准的大小与开关频率的均方根值成反比。

进一步地，当微型逆变器输出功率小于阈值后，随着微型逆变器输出功率的降低，进一步降低断续模式下微型逆变器的开关频率；所述控制方法还设定最小开关频率，当开关频率等于最小开关频率时，即使微型逆变器输出功率降低，开关频率也不再降低。

附图说明

图1是并网光伏微型逆变器的原理图。

图2是并网光伏微型逆变器采用的电流峰值控制的原理图。

图3是本发明提出的根据输出功率选择相应开关频率的控制方法的原理图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明。

参照图1，微型逆变器能量转换系统1主要包括太阳能电池板2、功率转换电路3和电网接口4。其中功率转换电路主要包括直流-直流变换级5和直流-交流变换级6。直流-直流变换级主要包括解耦电容501、原边开关元件502、变压器503、副边二极管504和副边电容505。

图2是微型逆变器采用的峰值电流控制示意图。附图标号21是由控制器提供的原边开关元件502的电流基准，附图标号22是流过原边开关元件502的电流，附图标号23是副边二极管504电流的包络线，附图标号24是流过副边二极管504的电流，附图标号25是经过滤波器后的并网电流。附图标号26是开关管开通的持续时间，27是开关管关断的持续时间，26和27一起构成了一个开关周期。

微型逆变器根据输出功率和光伏板电压、电网电压确定对应的临界断续和断续状态下的电流基准值，对所述两个电流基准值进行比较，取较大的作为流过微型逆变器原边开关元件的电流的基准。

当微型逆变器工作在电流连续模式时，电流基准的计算公式由公式(1)得到：

其中I_ref是电流基准，θ是电网的相位角，P_o是逆变器的输出功率，N是变压器原边线圈数和副边线圈数之比，Vo是电网电压的有效值，u_pv(θ)是光伏板的电压值。