單端諧振式光伏逆變器SPWM控制方法

摘要：針對(duì)單端諧振式單級(jí)光伏微逆變器存在逆變控制困難的問(wèn)題，提出一種針對(duì)該逆變器的SPWM控制方法。該控制方法吸取了單級(jí)交錯(cuò)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(duì)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(wèn)題，減少了逆變階段的開(kāi)關(guān)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(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；微逆變器；SPWM控制方法

中圖分類號(hào)：TM46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jí)式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)只有一級(jí)功率級(jí)，所以需要通過(guò)電路直接輸出正弦波所對(duì)應(yīng)的SPWM脈沖波形。現(xiàn)在的單級(jí)式并網(wǎng)電路多采用交錯(cuò)并聯(lián)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(qū)動(dòng)逆變電路前級(jí)的反激或者正激電路，這樣在變壓器后級(jí)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(guò)后級(jí)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(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，諧振電容Cr和原邊等效電感Lp進(jìn)行諧振。因?yàn)橹C振是一種自然振蕩，所以在只有一個(gè)主開(kāi)關(guān)管時(shí)，諧振并不能人為終止，如果主開(kāi)關(guān)管采用SPWM控制，在低占空比時(shí)，第一個(gè)諧振完成后會(huì)繼續(xù)發(fā)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(gè)主開(kāi)關(guān)管的情況下終止諧振過(guò)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(gè)輔助開(kāi)關(guān)管來(lái)人為的結(jié)束諧振過(guò)程，在該電路的續(xù)流階段，原邊電感Lp電流通過(guò)主開(kāi)關(guān)管Q1的體二極管DQ1續(xù)流，所以如果想通過(guò)輔助開(kāi)關(guān)管結(jié)束諧振過(guò)程，需要在原邊電感電流為零時(shí)關(guān)斷。這種控制方法，是把主開(kāi)關(guān)管的一個(gè)工作周期看成一個(gè)整體，主開(kāi)關(guān)管工作在一個(gè)較高的頻率，同時(shí)這一個(gè)整體又通過(guò)較低頻率的SPWM進(jìn)行控制，輔助開(kāi)關(guān)管負(fù)責(zé)關(guān)斷諧振周期，此時(shí)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(kāi)關(guān)管只需要工作在工頻段，而且是零電壓開(kāi)通，所以減小了開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通損耗，提升效率。

第二種控制方法是通過(guò)控制變壓器后級(jí)整流電路來(lái)輸出SPWM脈沖電壓波，單管諧振電路主開(kāi)關(guān)管工作在較高頻率，把一個(gè)周期看成一個(gè)整體，通過(guò)后級(jí)低頻整流開(kāi)關(guān)管進(jìn)行SPWM控制，這兩個(gè)低頻整流開(kāi)關(guān)管交替工作，每個(gè)開(kāi)關(guān)管工作半個(gè)周波，在這個(gè)半波內(nèi)通過(guò)SPWM進(jìn)行控制，這樣就可以輸出SPWM脈沖電壓，控制的過(guò)程類似于單極性調(diào)制。

這兩種控制方法可以與單端諧振式電路的特點(diǎn)相配合，在單端諧振電路電壓為零時(shí)進(jìn)行切換，即將后級(jí)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以安排在高頻脈沖電壓為零的時(shí)間，所以說(shuō)，這種控制方法不僅需要進(jìn)行SPWM控制，而且需要根據(jù)高頻脈沖是否為零進(jìn)行微調(diào)。在這種控制方法下，后級(jí)逆變開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)時(shí)刻就是一種離散的脈沖調(diào)制。雖然控制方法相較于正常的SPWM調(diào)制稍顯復(fù)雜，但是可以實(shí)現(xiàn)整流開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通，這在高頻整流時(shí)可以減小開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通損耗，有利于提高電路的整體效率。

2 結(jié)論

本文針對(duì)單端諧振式微逆變器的特點(diǎn)，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(xiàn)：

[1]王志彬，方宇，趙齊齊，等.交錯(cuò)并聯(lián)反激型并網(wǎng)發(fā)電微逆變器的原理分析及其設(shè)計(jì)[J].電源學(xué)報(bào)，2013（3）.

[2]許德，馬運(yùn)東，陳道煉.推挽正激式高頻環(huán)節(jié)逆變器研究[J].電力電子技術(shù)，2007，41（5）：4244.

[3]趙永強(qiáng).單板光伏并網(wǎng)用單管準(zhǔn)諧振式變換器的研究[D].青島：青島大學(xué)，2017.

*通訊作者：王銳（1992），男，碩士，研究方向?yàn)樾履茉撮_(kāi)發(fā)技術(shù)。