[发明专利]基于耦合电感的自均衡光伏变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了基于耦合电感的自均衡光伏变换器及其控制方法，该变换器包括N个子模块变换器、一个多绕组耦合电感T_SB和一个并网电抗器L_g；子模块变换器包含光伏阵列、滤波电容C_pv、电感L、开关管Q₁～Q₄、变压器T、电感L_r、电容C₁～C₄、耦合电感绕组N_SB。本发明适用于输出串联输入独立的光伏直流升压并入中高压直流电网应用场合，该变换器子模块原边采用半桥结构隔离Boost单元，输入电流纹波小，适用于光伏发电场合；无需自均衡电容且将多个自均衡电感集成到共用同一磁芯的耦合电感中，减小了变换器体积、损耗和成本。将在其光伏阵列功率失配时均衡各模块的输出电压，避免了器件过压损坏，保证了MPPT有效运行，提高了经济性。

技术领域

本发明涉及光伏多端口直流变换器技术领域，尤其涉及基于耦合电感的自均衡光伏变换器及其控制方法。

背景技术

“输入独立、输出串联”型变换器组合系统架构简单清晰、输出增益高，适用于大功率容量、大空间范围、分布式一体化光伏发电直流汇集场合。但该类变换器受制于其固有物理特性，存在输出功率不均衡导致的输出电压偏移问题，限制了该类变换器的进一步推广与应用。针对此类缺陷，在拓扑结构层面目前的解决办法主要包括：增加额外开关网络进行功率传输、通过器件复用构造功率流通路径等，为了实现变换器的高效率、高经济性与低成本，有必要对其功率均衡方法进行深入研究，为其实际应用提供有效解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于耦合电感的模块化功率自均衡光伏直流变换器及其控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于耦合电感的模块化功率自均衡光伏直流变换器，其特征在于，包括N个子模块变换器和一个并网电抗器L_g，N为大于等于2的自然数；

所述变换模块包含光伏阵列、滤波电容C_pv、电感L、开关管Q₁～Q₄、变压器T、电感L_r、电容C₁～C₄、耦合电感绕组N_SB；

所述开关管Q₁的源极分别和所述开关管Q₂的漏极、电感L的一端、变压器原边a端相连，开关管Q₁的漏极与电容C₁正极相连；

所述开关管Q₂的源极分别和所述电容C₂的负极、滤波电容C_pv的负极相连；

所述光伏阵列的一端分别和所述滤波电容C_pv的正极、电感L的另一端相连，光伏阵列的另一端与滤波电容C_pv的负极相连；

所述电容C₁的正极和所述开关管Q₁的漏极相连、电容C₁的负极分别与变压器原边b端、电容C₂的正极相连；

所述电容C₂的正极与所述变压器另一端相连，电容C₂的负极分别与开关管Q₂的源极、滤波电容C_pv的负极、光伏阵列的另一端相连；

所述开关管Q₃的漏极分别和所述滤波电容C₃的正极相连，开关管Q₃的源极分别与变压器副边b端、耦合电感绕组N_SB,1负端、开关管Q₄的漏极相连；