[发明专利]一种基于相移谐振控制的光伏系统变换器及控制方法

说明书

（一）技术领域：

本发明属于电力系统光伏发电技术与电力电子技术的交叉领域，特别是一种基于相移谐振控制的光伏系统变换器及控制方法。

（二）背景技术：

随着环境污染的加剧以及传统能源的快速消耗，近年来新能源产业备受瞩目，其中光伏发电更是得到了快速发展。光伏发电系统属于典型的非线性电力系统，系统中的光伏变换器是具有非线性特性的电力电子器件，随着科技的不断进步，常规光伏变换器随着开关频率的不断提高，不可避免的就会存在许多缺陷，因此，对于光伏变换器的研究得到了广泛的关注。

目前，光伏发电系统中的的DC/DC变换器大多应用于Buck、Boost变换器，但这两种变换器只适用于小功率场合。而移相全桥DC/DC变压器更适用于中大功率场合；移相控制的全桥PWM变换器是比较常见的直直变换器电路拓扑形式之一，通过引入谐振过程，使功率开关管能进行零电压开通和零电压关断，不仅大幅度减小了变换器的尺寸重量、为提高变换器的效率打下了坚实的基础，而且大大降低了系统的开关损耗、消除了系统的开关噪声、有效减少了系统运行过程中的电磁干扰，同时也使变换器的开关频率也得到大幅度的提升。

（三）发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于相移谐振控制的光伏系统变换器及控制方法，它克服了现有技术的不足，是一种控制损耗小，可以消除系统的开关噪声，提升了变换器的开关频率，且对运行情况下的光伏系统变换器进行控制，提高了光伏系统的转换效率的变换器。

本发明的技术方案：一种基于相移谐振控制的光伏系统变换器，其特征在于它包括太阳能电池板模块、移相全桥ZVZCS PWM DC/DC（移相全桥零电压零电流开关脉冲宽度调制直流变直流电压变换器）变换器模块、蓄电池模块、负载模块、PWM信号触发模块以及相移谐振控制器模块；其中，所述移相全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器模块的输入端采集太阳能电池板模块的输出信号以及PWM信号触发器的输出信号，其输出端连接蓄电池模块的输入端和相移谐振控制器模块的输入端；所述蓄电池模块的输出端与负载模块的输入端连接；所述相移谐振控制器的输入端连接移相全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器模块的输出端，其输出端与PWM信号触发模块的输入端连接。

所述移相全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器模块由电压源Vin、功率开关管G1、功率开关管G2、功率开关管G3、功率开关管G4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、整流二极管DR1、整流二极管DR2、整流二极管DR3、整流二极管DR4、电容C1、电容C3、电容Cb、电容Cf、电感Lf、电感Lr、电感R0、高频变压器xfml2组成；其中，所述功率开关管G1的输出端连接电压源Vin的正极；所述功率开关管G3的输入端连接电压源Vin的负极；所述二极管D1和二极管D3分别与电容C1和电容C3并联，且分别反并联于功率开关管G1和功率开关管G3呈反并联连接；所述功率开关管G1的输入端和功率开关管G3的输出端共同连接电容Cb；所述电容Cb另一端通过电感Lr与高频变压器xfml2连接；所述功率开关管G1的输出端连接功率开关管G2的输出端；所述功率开关管G2的输入端通过二极管D2的输入端与功率开关管G4的输出端连接；所述功率开关管G3的输入端连接二极管D4的负极；所述二极管D4的正极连接功率开关管G4的输入端；所述二极管D2的负极和功率开关管G4的输出端共同连接高频变压器xfml2；所述高频变压器xfml2另一侧的一端分别连接整流二极管DR1的正极和整流二极管DR3的负极，而另一端分别连接整流二极管DR2的正极和整流二极管DR4的负极；所述整流二极管DR1和DR2的负极共同连接电感Lf；所述电感Lf的另一端连接电容Cf与电感R0；所述整流二极管DR3和DR4的正极共同连接电容Cf与电感R0的另一端；电容Cf与电感R0并联。

所述相移谐振控制器模块由数据采样单元、A/D转换单元、主控制器单元、数据存储器单元以及控制信号发生器单元组成；其中，所述数据采样单元的输入端采集移相全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器模块的输出电压信号，其输出端连接A/D转换单元的输入端；所述主控制器单元的输入端连接A/D转换单元的输出端，其输出端连接控制信号发生器单元的输入端，且所述主控制器单元还与数据存储器单元呈双向连接；所述控制信号发生器单元的输入端连接主控制器单元的输出端，其输出端连接PWM信号触发器单元输入端。

所述A/D转换单元采用带有8位A/D转换器采用逐次近似来实现模数转化的芯片ADC0809。