变换器光伏发电论文

1软开关技术

开关器件在动作过程中开关管的电压和电流的重叠会产生很大的功率损耗;同时由于电压和电流变化速度比较快，电压和电流波形的过冲会形成噪声。开关管的工作频率越高，产生的损耗和噪声就越大。为解决上述问题，可以实现电路的高频化和小型化的软开关的概念应运而生。软开关电路一般分为两类:一种是通过增加辅助网络实现软开关;另外一种是通过对开关管控制电路的合理设计来实现软开关［4］。通过增加辅助网络实现软开关的电路因为需要增加额外的器件，电路结构复杂、成本高，同时对电路软开关的控制较为困难;控制型软开关技术则是通过对开关管的驱动信号进行适当的控制来实现开关管的软开关［5］。文献［4］指出了控制型软开关的四种常见的PWM控制策略:不对称互补脉冲PWM控制，不对称脉冲PWM控制，脉冲移位PWM控制以及移相脉冲PWM控制。图3是上述4种控制型软开关的PWM控制策略。

文献［6］利用电感和电容器件的谐振实现了电流馈入型半桥变换器的软开关，但是由于电路采用的变频控制(PFM)，实现变换器的优化设计较为困难，影响了该方法的使用。为了对电路进行频率恒定的脉冲宽度调制即PWM控制，在调节开关管占空比过程中会导致开关管开通时间的不对称，因此文献［7］通过采用不对称互补脉冲控制实现了电流馈入型半桥变换器的软开关。

2半桥变换器仿真分析

使用MATLAB仿真软件分别对传统的电流馈入型半桥变换器和基于控制型软开关的改进型电流馈入型半桥变换器进行仿真分析。对两种变换器采用相同的仿真参数，输入电压值为40V，占空比D=70%，开关频率50kHz。传统的电流馈入型半桥变换器开关管S1和S2的触发脉图4传统电流馈入型半桥变换器的输入电流和输入电感L1、L2的电流冲相差180°。图4是传统半桥变换器的输入电流iin、电感L1的电流iL1和电感L2的电流iL2。从图中可以看出，当输入电感足够大时，输入电感电流基本上为输入电流的一半，与前部分章节中对变换器的理想化假设分析一致。图5是传统的电流馈入型半桥变换器流过开关管S1的电压uS1、电流iS1和开关信号D的仿真波形。从图中可以看出，传统的电流馈入型半桥变换器工作于硬开关状态，电压存在着很大的关断电压尖峰。图6和图7分别是改进型的电流馈入型半桥变换器开关管S1的电压uS1、电流iS1和开关信号D的仿真波形和S2的电压uS2、电流iS2和开关信号D的仿真波形。从图中可以看出，与传统的电流馈入型半桥变换器相比，采用控制型软开关的改进型电流馈入型半桥变换器可以工作于软开关状态，开关管S1和S2都实现了零电流关断，从而从根本上消除了由于开关管关断引起的关断电压尖峰，大大降低变换器的能量损耗，因此本文提出将可以实现电气隔离、高电压增益和高效率的改进型电流馈入型半桥变换器作为光伏发电系统的前级DC/DC变换器。

3结束语

本文首先介绍了直流母线式光伏发电系统对前级直流变换器的拓扑的相关要求，选择高电压增益和电气隔离的电流馈入型半桥变换器作为前级变换器，并分析了电流馈入型半桥变换器的运行特性。随后阐述以往文献中针对传统电流馈入型半桥变换器存在的启动和开关过冲问题的解决办法，然后择优选取控制型软开关技术实现电流馈入型半桥变换器的软开关。文中详细分析了改进的电流馈入型半桥变换器的工作过程、特性以及变换器实现软开关的条件。

作者：闫佳乐张振国李纪文张昊易勇华张青青单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院