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专家解析:提高逆变效率的变压器拓扑方法

发布时间:2015-12-21 责任编辑:echolady

【导读】熟悉逆变器设计的工程师都知道,要想设计出最划算、性价比最高的变压器,最明智的选择就是使用IGBT,使用IGBT的非线性特性能够使得导通压降增加缓慢,从而大幅度降低了变压器损耗,有效地提升逆变效率。本文就来由专家详细讲解高逆变效率的拓扑和技术。

单相无变压器式光伏逆变器拓扑

拓扑结构的选择和光伏逆变器额定输出功率有关。对于4kw以下的光伏逆变器,通常选用直流母线不超过500V,单相输出的拓扑结构。

专家解析:提高逆变效率的变压器拓扑方法

这个功能(图1)可以通过以下的原理图实现(图2)。

专家解析:提高逆变效率的变压器拓扑方法
图2单相无变压器式光伏逆变器原理图

Boost电路通过对输入电压的调整实现最大功率点跟踪。H桥逆变器把直流电逆变为正弦交流电注入电网。上半桥的IGBT作为极性控制器,工作在50HZ,从而降低总损耗和逆变器的输出电磁干扰。下半桥的IGBT或者MOSFET进行PWM高频切换,为了尽量减小Boost电感和输出滤波器的大小,切换频率要求尽量高一些,如16KHz。

在这里推荐使用功率模块来设计光伏逆变器,因为把图2拓扑结构上的所有器件集成到一个模块里面是因为这样更加方便,安装起来更加可靠。

对于电源模块的设计,设计者必须首先保证,直流母线环路低电感的设计。为了实现这个目标,必须同时降低模块内部和外部的寄生电感。为了降低模块内部的寄生电感,必须优化模块内部的绑定线,管脚布置以及内部走线。为了降低模块外部寄生电感,必须保证在满足安全间距的前提下,Boost电路和逆变桥电路的直流母线正负两端尽量靠近。

开关管在开关过程中,绑定线的寄生电感会造成驱动电压的降低。从而导致开关损耗的增加,甚至开关波形的震荡。在模块内部,通过给每个开关管配置专有的驱动管脚(直接从芯片上引出),这样就可以保证在驱动环路中不会有大电流流过,从而保证驱动回路的稳定可靠。这种解决方案目前只有功率模块可以实现,单管IGBT还做不到。

专家解析:提高逆变效率的变压器拓扑方法
图3显示了Vincotech公司最新推出的光伏逆变器专用模块flowSOL-BI(P896-E01),上文中提到的所有优点都能在该模块上的得到体现。

本文针对一款高逆变效率的变压器拓扑进行了介绍。能够提高逆变效率的变压器拓扑并不仅仅局限于文中提到的这一种,有很多种方法都能实现逆变效率的提高。读者们可以在阅读过本文之后试着举一反三,相信会有意想不到的收获。

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