基於軟開關技術的光伏系統dc-dc全橋變換器的製造方法
2024-04-01 00:55:05 1
基於軟開關技術的光伏系統dc-dc全橋變換器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器，其特徵在於：移相控制模塊的信號輸出端經隔離模塊、驅動放大模塊接功率變換模塊的控制端，功率變換模塊的輸入端接光伏系統的低壓直流輸出端，功率變換模塊的交流輸出端接交流變壓器的一次側，交流變壓器的二次側接整流濾波模塊。
【專利說明】基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器。
【背景技術】
[0002]能源緊缺是各國面臨的嚴峻挑戰，可再生資源太陽能的開發一直是國際性的重點課題。光伏系統能夠將太陽能轉換為電能，並通過DC-DC變換實現功率放大以實現和電力系統併網來提供人們日常使用的電能。據此，針對光伏系統DC-DC變換技術的研究與應用近些年得到了顯著的進步。但目前的DC-DC變換器大都採用「硬開關」技術，隨著開關頻率的升高，器件承受的開關應力增大，開關損耗也變大。在硬開關下的DC-DC變換器的開關損耗會成正比地上升，電路的效率大大降低，同時會產生嚴重的電磁幹擾(EMI)噪聲。DC-DC變換器高頻下的損耗大、輸出電壓質量差是亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明的發明目的在於提供一種基於軟開關技術的光伏系統DC-D全橋變換器，能夠有效降低高頻損耗，提高輸出電壓質量。
[0004]實現本發明發明目的的技術方案:
[0005]—種基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器,其特徵在於:移相控制模塊的信號輸出端經隔離模塊、驅動放大模塊接功率變換模塊的控制端，功率變換模塊的輸入端接光伏系統的低壓直流輸出端，功率變換模塊的交流輸出端接交流變壓器的一次側，交流變壓器的二次側接整流濾波模塊。
[0006]移相控制模塊採用移相控制晶片UC3879。
[0007]隔離模塊由四個隔離晶片組成，驅動放大模塊由兩個驅動放大晶片組成；其中兩個隔離晶片、一個驅動放大晶片構成一組隔離驅動電路，每組隔離驅動電路輸出兩路驅動脈衝信號，兩組隔離驅動電路共輸出四路驅動脈衝信號。
[0008]功率變換模塊為由四個功率開關管組成的逆變全橋電路，四個功率開關管的控制端分別接隔離驅動電路的一路信號輸出端。
[0009]交流變壓器的原副邊匝數比為8:1。
[0010]隔離晶片選用6N137，驅動放大晶片選用IR2110，功率變換模塊的功率開關管選用 IRF3415。
[0011]本發明具有的有益效果:
[0012]本發明基於軟開關技術，對光伏系統輸出電壓通過全橋逆變電路進行逆變變換，並將變換的交流電壓通過交流變壓器進行放大，然後再將放大的交流電通過整流濾波電路變換為直流電。控制電路能夠隨時調節交流電壓頻率和驅動脈衝的死區和延時，使變換器實現軟開關。
[0013]本發明應用軟開關技術實現了變換器高頻低損；採用UC3879移相控制電路作為變換器的控制核心，實現主電路的高效控制；通過控制電路的移相調節，輸出電壓可控可調；可以控制改變電源的開關頻率、死區和延時；有效改善電源輸出電壓質量並提高轉換效率；隔離電路將功率主電路和控制電路有效隔離，進一步保證變換器電路安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明電路原理框圖；
[0015]圖2為基於UC3879的移相控制模塊原理圖；
[0016]圖3為隔離驅動模塊原理圖；
[0017]圖4為功率變換模塊原理圖；
[0018]圖5為放大與整流濾波模塊原理圖；
[0019]圖6為DC-DC變換器信號流程框圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，移相控制模塊UCl的信號輸出端經隔離模塊、驅動放大模塊接功率變換模塊UC2的控制端，隔離模塊由四個隔離晶片U3、U4、U5、U6組成，驅動放大模塊由兩個驅動放大晶片Ul、U2組成。功率變換模塊UC2的輸入端接光伏系統的低壓直流輸出端，功率變換模塊UC2的交流輸出端接交流變壓器TRl的一次側，交流變壓器TRl的二次側接整流濾波模塊UC3。
[0021]如圖2所示，移相控制模塊採用移相控制晶片UC3879。如圖3所示，兩個隔離晶片、一個驅動放大晶片構成一組隔離驅動電路，即隔離晶片U3、U4、驅動放大晶片Ul構成一組隔離驅動電路，隔離晶片U5、U6、驅動放大晶片U2構成一組隔離驅動電路，實施時，隔離晶片選用6N137，驅動放大晶片選用IR2110。每組隔離驅動電路輸出兩路驅動脈衝信號，兩組隔離驅動電路共輸出四路驅動脈衝信號。圖2、圖3中的A、B、C、D為移相控制晶片UC3879的四路信號輸出端，Al、A2，B1、B2，Cl、C2, DU D2為隔離驅動電路的四路驅動脈衝信號輸出埠。如圖4所示，功率變換模塊為由四個功率開關管以、02、03、04組成的逆變全橋電路，四個功率開關管的控制端分別接隔離驅動電路的一路信號輸出端，即Al、B1、Cl、D1，四個功率開關管Q1、Q2、Q3、Q4選用IRF3415。如圖4、圖5所示，功率變換模塊的交流輸出端TRlU TR12接交流變壓器TRl的一次側，交流變壓器TRl的二次側接整流濾波模塊，整流濾波模塊由全橋整流器S1、濾波電感L2、電容C29、電阻R21組成。交流變壓器的原副邊匝數比為8:1。
[0022]結合圖6，對本發明DC-DC變換器的工作過程做進一步說明。
[0023]步驟1，給變換器各模塊系統上電，移相控制模塊UCl輸出四路驅動脈衝，進入步驟2 ;
[0024]步驟2，四路驅動脈衝經過隔離驅動電路，信號放大，進入步驟3 ；
[0025]步驟3，被放大的信號驅動功率變換模塊UC2，控制功率變換模塊UC2的功率管Ql、Q2、Q3、Q4的開通或關斷，使輸入電壓逆變為交流電，同時，移相控制模塊UCl可隨時調節開關頻率，進入步驟4;；
[0026]步驟4，逆變的交流電通過交流變壓器TR1，頻率不變，信號放大，進入步驟5 ；
[0027]步驟5，放大後的交流電經過整流濾波模塊UC3，輸出直流電，進入步驟6 ；
[0028]步驟6，調節移相控制模塊UC1，改變輸出直流電壓大小。
【權利要求】
1.一種基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器，其特徵在於:移相控制模塊的信號輸出端經隔離模塊、驅動放大模塊接功率變換模塊的控制端，功率變換模塊的輸入端接光伏系統的低壓直流輸出端，功率變換模塊的交流輸出端接交流變壓器的一次側，交流變壓器的二次側接整流濾波模塊。
2.根據權利要求1所述的基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器,其特徵在於:移相控制模塊採用移相控制晶片UC3879。
3.根據權利要求2所述的基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器,其特徵在於:隔離模塊由四個隔離晶片組成，驅動放大模塊由兩個驅動放大晶片組成；其中兩個隔離晶片、一個驅動放大晶片構成一組隔離驅動電路，每組隔離驅動電路輸出兩路驅動脈衝信號，兩組隔離驅動電路共輸出四路驅動脈衝信號。
4.根據權利要求3所述的基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器,其特徵在於:功率變換模塊為由四個功率開關管組成的逆變全橋電路，四個功率開關管的控制端分別接隔離驅動電路的一路信號輸出端。
5.根據權利要求4所述的基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器,其特徵在於:交流變壓器的原副邊匝數比為8:1。
6.根據權利要求5所述的基於軟開關技術的光伏系統DC-DC全橋變換器，其特徵在於:隔離晶片選用6N137，驅動放大晶片選用IR2110，功率變換模塊的功率開關管選用IRF3415。
【文檔編號】H02M3/335GK104052301SQ201410293372
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】趙凱岐, 李家斌, 劉勝, 王宇超 申請人:哈爾濱工程大學