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光伏并网系统DC/DC全桥软开关变换器研究

2013-04-09 09:53
Minor昔年
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  目前并网逆变器市场上大多采用工频隔离型并网逆变器,由于工频变压器会使系统效率变低、体积大、成本高等缺点,近年来,高频隔离型并网逆变器也逐渐成为研究热点;但是逆变器的高频化会带来高电磁干扰(EMI)和高开关损耗,同时考虑到光伏并网系统作为大功率系统的应用,因此移相全桥软开关变换器(FB-ZVZCS)很适用于光伏并网中的DC/DC环节。

  现阶段,实现FB-ZVZCS的方法有很多,主要有滞后桥臂串阻塞二极管、原边串饱和电抗器,副边有源钳位等等;文献提出了一种副边无源钳位的ZVZCS变换器,本文结合光伏逆变器的特点并从电路结构简单、占空比丢失小、副边整流二极管寄生振荡小、效率高的角度出发,采用无源钳位的ZVZCS变换器作为光伏升压移相全桥DC/DC变换器。

  1 原理分析及实现软开关的条件

  1.1 原理分析

  图1为无源钳位的ZVZCS全桥变换器,该电路中超前桥臂通过并联在两个开关管V1和V3上电容的C1和C3来实现零电压开关。而实现滞后桥臂零电流开关,是在续流期间通过钳位电容Cc上的电压反射到漏感Lr上,使得原边电流迅速下降来实现的。

  为简化电路分析,先作如下假设:所有元件都是理想的;输出滤波电容很大,可近似为电压源,输出滤波电感很大,可近似为电流源;电容C1=C3=Cr,变压器匝数比为N1/N2=1/k,输入电压为Uin,输出电压为U0.在半个周期中,变换器一共有8种工作状态,各阶段主要波形如图2所示;

  模式1[t0~t1]

  t0时刻,V1开通,由于变压器漏感Lr的存在,原边电流不会发生突变,V4零电流开通,如图2所示。电压Uin作用于漏感Lr,原边电流Ip为:

  模式2[t1~t2]

  t1时刻,整流二极管VD2、VD3反向关断,VD2、VD3两端的反压等于U0,无源钳位电路开始工作,通过Cc和D2给Cf充电,钳位电容Cc两端电压升高。这段时间内有:

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