單端諧振式光伏逆變器SPWM控制方法

摘要：針對單端諧振式單級光伏微逆變器存在逆變控制困難的問題，提出一種針對該逆變器的SPWM控制方法。該控制方法吸取了單級交錯反激式微逆變器和推挽正激式微逆變器的控制思路，提出了兩種相對可行的控制思路，可以有效解決單端諧振式微逆變器在逆變控制上存在的問題，減少了逆變階段的開關管損耗，有效的提升了逆變器效率，為家用光伏微逆變器提供了一種有效的SPWM控制方法。

關鍵詞：太陽能；微逆變器；SPWM控制方法

中圖分類號：TM46文獻標識碼：A

Singleend resonant photovoltaic inverter SPWM control method

Wang Rui*

School of Automation and Electrical Engineering，Qingdao UniversityShandongQingdao266071

Abstract：A singleended resonant singlestage photovoltaic microinverter has difficulty in inverter control，and a SPWM control method for the inverter is proposed.The control method absorbs the control ideas of the singlestage staggered flyback microinverter and the pushpull forward microinverter，and proposes two relatively feasible control ideas，which can effectively solve the singleended resonant microinverter in the inverter The problem of control reduces the switching tube loss in the inverter stage，effectively improves the efficiency of the inverter，and provides an effective SPWM control method for the household photovoltaic microinverter.

Key words：Solar energy；micro inverter；SPWM control method

單級式光伏并網系統只有一級功率級，所以需要通過電路直接輸出正弦波所對應的SPWM脈沖波形。現在的單級式并網電路多采用交錯并聯反激逆變電路[1]和推挽正激逆變電路[2]等，這幾種電路輸出SPWM脈沖波形的控制方法是用SPWM脈沖驅動逆變電路前級的反激或者正激電路，這樣在變壓器后級就可以得到可等效為正弦交流半波的高頻脈沖直流電壓，而后通過后級所接的周波變換器，將正弦半波變換為正弦波。

1 SPWM控制方法

單端諧振電路[3]如下圖所示，該電路在主開關管Q1關斷時，諧振電容Cr和原邊等效電感Lp進行諧振。因為諧振是一種自然振蕩，所以在只有一個主開關管時，諧振并不能人為終止，如果主開關管采用SPWM控制，在低占空比時，第一個諧振完成后會繼續發生諧振，直到能量耗完，所以單管諧振電路并不能在只有一個主開關管的情況下終止諧振過程，這樣就不能輸出符合要求的SPWM脈沖波，所以本文提出兩種可行的SPWM控制方法。

單端諧振式微逆變器圖

第一種控制方法是在LC諧振回路添加一個輔助開關管來人為的結束諧振過程，在該電路的續流階段，原邊電感Lp電流通過主開關管Q1的體二極管DQ1續流，所以如果想通過輔助開關管結束諧振過程，需要在原邊電感電流為零時關斷。這種控制方法，是把主開關管的一個工作周期看成一個整體，主開關管工作在一個較高的頻率，同時這一個整體又通過較低頻率的SPWM進行控制，輔助開關管負責關斷諧振周期，此時副邊整流電路只需要工頻周波變換即可得到符合要求的SPWM脈沖波形。這種控制方法，整流開關管只需要工作在工頻段，而且是零電壓開通，所以減小了開關管的開通損耗，提升效率。

第二種控制方法是通過控制變壓器后級整流電路來輸出SPWM脈沖電壓波，單管諧振電路主開關管工作在較高頻率，把一個周期看成一個整體，通過后級低頻整流開關管進行SPWM控制，這兩個低頻整流開關管交替工作，每個開關管工作半個周波，在這個半波內通過SPWM進行控制，這樣就可以輸出SPWM脈沖電壓，控制的過程類似于單極性調制。

這兩種控制方法可以與單端諧振式電路的特點相配合，在單端諧振電路電壓為零時進行切換，即將后級開關管的開關狀態轉換可以安排在高頻脈沖電壓為零的時間，所以說，這種控制方法不僅需要進行SPWM控制，而且需要根據高頻脈沖是否為零進行微調。在這種控制方法下，后級逆變開關管的開關時刻就是一種離散的脈沖調制。雖然控制方法相較于正常的SPWM調制稍顯復雜，但是可以實現整流開關管的零電壓開通，這在高頻整流時可以減小開關管的開通損耗，有利于提高電路的整體效率。

2 結論

本文針對單端諧振式微逆變器的特點，提出了兩種可行的SPWM控制方法，并分析了兩種控制方法的原理和特征，為家用單端諧振式微逆變器提供了可行的控制方法。

參考文獻：

[1]王志彬，方宇，趙齊齊，等.交錯并聯反激型并網發電微逆變器的原理分析及其設計[J].電源學報，2013（3）.

[2]許德，馬運東，陳道煉.推挽正激式高頻環節逆變器研究[J].電力電子技術，2007，41（5）：4244.

[3]趙永強.單板光伏并網用單管準諧振式變換器的研究[D].青島：青島大學，2017.

*通訊作者：王銳（1992），男，碩士，研究方向為新能源開發技術。