[发明专利]一种光伏发电用宽范围输入型升降压三电平直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流变换器，特别涉及一种光伏发电用宽范围输入型升降压三电 平直流变换器。

背景技术

随着经济全球化的发展，人们的生活水平逐渐提高，对能源的需求也越来越 多，但传统能源，如石油、煤的日益枯竭和大量使用化石燃料带来的环境污染问 题，使得人们更加努力地探索使用新能源技术。因此，各种新能源比如太阳能、 风能、潮汐能、核能等得以开发利用，这些新能源都各有特点，但是以太阳能最 为引人关注，因为太阳能使用时清洁无污染、储量丰富可再生。相信随着技术的 不断进步、成本的进一步降低以及政府的大力支持，太阳能必将得到更广泛、更 高效的利用。

利用光伏阵列将吸收的太阳能转化为电能，再接入电网供人们使用，这种发 电方式称为光伏并网发电。光伏发电系统组成包括光伏阵列、直流-直流变换器、 逆变器、滤波器等。光伏阵列的输出电压和气候条件如光照、温度等相关较大， 而且变化范围较宽。为了保证整个输入电压范围内直流-直流变换器都具有较稳 定的电压输出，实际应用可以采用具有升、降压功能的直流-直流变换器。

虽然传统的Buck-Boost变换器具有升、降压功能而且结构简单，但是若将 其应用到光伏并网的场合中，会存在功率器件电压应力高和电压输入和输出极性 不同的问题。双管Buck-Boost变换器虽然电压输入和输出的极性相同，但是功 率器件承受的电压应力大，而且，由于光伏并网过程中要求拓扑的升压能力较强， 双管Buck-Boost变换器，受电路寄生参数的影响，其实际的增益较窄，功率开 关易运行在极端占空比状态，导致尖峰电流而降低效率，甚至造成功率开关不能 有效关断的风险。因此需要一种能拓宽升、降压直流变换器的升压增益的拓扑， 使其适用于光伏并网场合。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种光伏发电用宽范围输入型 升降压三电平直流变换器，利用准Z源LCD三端阻抗网络，并将其前级与传统 的三电平Buck直流变换器并联，后级与传统的三电平Boost直流变换器并联， 构成一种宽增益三电平Buck-Boost直流变换器拓扑，提高了拓扑的升压能力并 使原有功率器件承受的电压应力减小一半，使其更加适用于光伏并网的场合。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光伏发电用宽范围输入型升降压三 电平直流变换器，包括三电平Buck直流变换器，所述三电平Buck直流变换器 后级并联有准Z源LCD三端阻抗网络，所述准Z源LCD三端阻抗网络由第一 电感、第二电感、第一储能电容、第二储能电容、第一二极管构成；所述准Z 源LCD三端阻抗网络后级并联有三电平Boost直流变换器。

在拓扑运行在Boost模式下，所述第一电感通过第一二极管进行储能和释能； 所述第一储能电容通过第一二极管进行储能。

所述三电平Buck直流变换器前级连接太阳能电池；所述第一电感的左端和 第二储能电容的负极性端接所述三电平Buck直流变换器；所述第一电感的右端 分别连接第一储能电容的负极性端和第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极 分别连接第二储能电容的正极性端和第二电感的左端，所述第二电感的右端与第 一储能电容的正极性端相连接；所述第二电感的右端和第二储能电容的负极性端 接所述三电平Boost直流变换器。

所述光伏发电用宽范围输入型升降压三电平直流变换器在升压模式下的输 出电压增益M₁为：

M1=U0UPV=2m3-4m,0.5<m<0.75]]>

所述光伏发电用宽范围输入型升降压三电平直流变换器在降压模式下的输 出电压增益M₂为：