一種應(yīng)用于光伏逆變器的大增益dc/dc變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，電感升壓單元與傳統(tǒng)變換器相結(jié)合的方法可以有效的避免因使用隔離變壓器和耦合電感升所產(chǎn)生的EMI噪聲，并且有效的提升電路的升壓比。因為只有一個開關(guān)管，因此所需要的控制電路與基本的Boost變換器控制電路并無差別。由于采用的是非隔離電路，不需要變壓器等磁性元件，因此電路會有重量輕，功率密度高，體積小的特點。通過創(chuàng)新方法，還可以對電感升壓單元進行拓展，增加電感的數(shù)目，使得電路的增益變得更大。如果原器件的數(shù)目無窮大，理論上可以達到無窮大的電壓增益。
【專利說明】
一種應(yīng)用于光伏逆變器的大増益DC/DC變換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型涉及光伏逆變器DC/DC變換器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種應(yīng)用于光 伏逆變器的大增益DC/DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電已經(jīng)成為新能源發(fā)電技術(shù)中重要的一部分。光伏發(fā)電污染小，零排放，同 時具有方便家庭單獨安裝，容易實現(xiàn)分布式發(fā)電的優(yōu)點。光伏發(fā)電可以作為火力發(fā)電的有 效代替手段。太陽能資源非常豐富，使用光伏發(fā)電后，人們不用再擔(dān)心化石燃料枯竭的問 題。
[0003] 然而普通家用光伏板所產(chǎn)生的電壓為20-24V左右，但是家用電壓標(biāo)準(zhǔn)是220V。因 此，在光伏板和電網(wǎng)之間需要接入一個大增益的DC/DC變換器，如圖1所示。
[0004] 現(xiàn)有的大增益DC/DC變換技術(shù)主要有基于耦合電感的DC/DC變換器，基于隔離變壓 器的DC/DC變換器等。耦合電感和隔離變壓器會給變換器及控制電路帶來許多的電磁干擾 (EMI)噪聲，將影響到電路的穩(wěn)定性，并會對周圍的環(huán)境帶來電磁污染。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種應(yīng)用于光伏逆變 器的大增益DC/DC變換器。電感升壓單元與傳統(tǒng)變換器(Buck，Buck-Boost，Cuk)相結(jié)合的方 法，在不使用隔離變壓器和耦合電感的情況下提高變換器電路的升壓比，從而減少電磁干 擾(EMI)噪聲。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下：
[0007] -種應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，用于對光伏板產(chǎn)生的輸入電壓Vin 進行升壓并轉(zhuǎn)換為輸出電壓，包括電感升壓單元，電感升壓單元包括1個輸入端和1個輸 出端，輸入電壓Vin的正極接電感升壓單兀的輸入端，輸入電壓Vin的負極分別接開關(guān)管S、電 容C Q、電阻RL的一端，電感升壓單元的輸出端分別接開關(guān)管S的另一端以及二極管D〇的正極， 二極管Do的負極分別接電容Co和電阻R L的另一端，電阻RL的兩端分別為輸出電壓VQUt的正極 和負極。
[0008] 在一種優(yōu)選的方案中，所述電感升壓單元的具體電路為：電感升壓單元的輸入端 到輸出端之間依次連接有電感1^、二極管0:、二極管D 4,電感升壓單元的輸入端到輸出端之 間還次連接有二極管D3、二極管D6、電感L 3,二極管0:的正極和二極管D3的負極之間串聯(lián)有二 極管d2,二極管d 3的負極和二極管d4的正極之間串聯(lián)有電感l(wèi)2,二極管d4的正極和二極管d 6 的負極之間串聯(lián)有二極管d5。
[0009] 在一種優(yōu)選的方案中，所述開關(guān)管S的型號為IRF540N或IRF640N。
[0010]在一種優(yōu)選的方案中，所述DC/DC變換器還包括控制電路，控制電路采用數(shù)字控制 芯片或模擬控制芯片。
[0011]在一種優(yōu)選的方案中，模擬控制芯片采用的型號為TI UC3842;數(shù)字控制芯片采用 AVR單片機或者STM32 ARM芯片。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型技術(shù)方案的有益效果是:本實用新型提供一種應(yīng)用 于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，電感升壓單元與傳統(tǒng)變換器相結(jié)合的方法可以有效 的避免因使用隔離變壓器和耦合電感升所產(chǎn)生的EMI噪聲，并且有效的提升電路的升壓比。 因為只有一個開關(guān)管，因此所需要的控制電路與基本的Boost變換器控制電路并無差別。由 于采用的是非隔離電路，不需要變壓器等磁性元件，因此電路會有重量輕，功率密度高，體 積小的特點。
【附圖說明】
[0013] 圖1為光伏板與DC/DC升壓變換器連接并網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2為本實用新型大增益DC/DC變換器的電路示意圖。
[0015]圖3為電感升壓單元的電路圖。
[0016] 圖4為開關(guān)管打開時的電路狀態(tài)示意圖。
[0017] 圖5為開關(guān)管關(guān)閉時的電路狀態(tài)示意圖。
[0018] 圖6為擴展后的電感升壓單元電路圖。
【具體實施方式】
[0019] 附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0020] 為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品 的尺寸；
[0021] 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解 的。
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的說明。
[0023] 實施例1
[0024] 如圖2-3所示，一種應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，用于對光伏板產(chǎn)生 的輸入電壓νιη進行升壓并轉(zhuǎn)換為輸出電壓V。#，包括電感升壓單元，電感升壓單元包括1個 輸入端和1個輸出端，輸入電壓Vin的正極接電感升壓單元的輸入端，輸入電壓Vin的負極分 別接開關(guān)管S、電容Co、電阻Rl的一端，電感升壓單元的輸出端分別接開關(guān)管S的另一端以及 二極管Do的正極，二極管Do的負極分別接電容Co和電阻Rl的另一端，電阻Rl的兩端分別為輸 出電壓V?t的正極和負極。
[0025] 在具體實施過程中，所述電感升壓單元的具體電路為：電感升壓單元的輸入端到 輸出端之間依次連接有電感Li、二極管0:、二極管D 4,電感升壓單元的輸入端到輸出端之間 還次連接有二極管D3、二極管D6、電感L 3，二極管0:的正極和二極管D3的負極之間串聯(lián)有二極 管D2，二極管D 3的負極和二極管D4的正極之間串聯(lián)有電感L2，二極管D4的正極和二極管D6的 負極之間串聯(lián)有二極管D 5。
[0026] 本實施例器件的選型應(yīng)該和電路的輸入輸出相結(jié)合，避免電路進入DCM(斷續(xù)模 式）。電路為Low Side(源極接地），因此開關(guān)管門級驅(qū)動芯片較容易與開關(guān)管相連接，開關(guān) 管選擇常用的IRF540N或IRF640N。
[0027]本實施例DC/DC變換器還包括控制電路，控制電路可以采用數(shù)字控制或模擬控制 方式。模擬控制可以選用典型控制芯片如TI UC3842。數(shù)字控制可選用AVR單片機或者STM32 ARM芯片。
[0028]本實用新型的原理如圖4-5所示，電感升壓電路在開關(guān)管打開和關(guān)閉狀態(tài)下時，電 感兩端的電壓I分別為：
[0030] 那么根據(jù)伏秒平衡方程：
[0031] 3VinD+(Vin-V〇ut)(l-D)=0 (2)
[0032] 則電路的直流電壓增益為：
[0034] 因此，本實施例的電路在不使用隔離變壓器的情況下，依然能夠取得大于Boost電 路的電壓增益。
[0035] 如圖6所示，在本實施例基礎(chǔ)上，進一步可以將所提出的電感升壓單元進行拓展， 增加電感的數(shù)目，使得電路的增益變得更大。如果原器件的數(shù)目無窮大，理論上可以達到無 窮大的電壓增益。
[0036]本實用新型提供一種應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，電感升壓單元與 傳統(tǒng)變換器相結(jié)合的方法可以有效的避免因使用隔離變壓器和耦合電感升所產(chǎn)生的EMI噪 聲，并且有效的提升電路的升壓比。因為只有一個開關(guān)管，因此所需要的控制電路與基本的 Boost變換器控制電路并無差別。由于采用的是非隔離電路，不需要變壓器等磁性元件，因 此電路會有重量輕，功率密度高，體積小的特點。
[0037] 相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；
[0038] 附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制； [0039]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而 并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明 的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以 窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在 本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，用于對光伏板產(chǎn)生的輸入電壓Vin進 行升壓并轉(zhuǎn)換為輸出電壓ν_，其特征在于，包括電感升壓單元，電感升壓單元包括1個輸入 端和1個輸出端，輸入電壓V in的正極接電感升壓單元的輸入端，輸入電壓Vin的負極分別接 開關(guān)管S、電容Co、電阻Rl的一端，電感升壓單元的輸出端分別接開關(guān)管S的另一端以及二極 管Do的正極，二極管Do的負極分別接電容Co和電阻Rl的另一端，電阻Rl的兩端分別為輸出電 壓V?t的正極和負極。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，其特征在于，所述 電感升壓單元的具體電路為：電感升壓單元的輸入端到輸出端之間依次連接有電感Li、二 極管Di、二極管D 4,電感升壓單元的輸入端到輸出端之間還次連接有二極管D3、二極管D6、電 感L 3,二極管0:的正極和二極管D3的負極之間串聯(lián)有二極管D2,二極管D3的負極和二極管D4 的正極之間串聯(lián)有電感L 2,二極管D4的正極和二極管D6的負極之間串聯(lián)有二極管D5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，其特征在于，所述 開關(guān)管S的型號為IRF540N或IRF640N。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，其特征在于，所述 DC/DC變換器還包括控制電路，控制電路采用數(shù)字控制芯片或模擬控制芯片。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于光伏逆變器的大增益DC/DC變換器，其特征在于，模擬 控制芯片采用TI UC3842;數(shù)字控制芯片采用AVR單片機或者STM32ARM芯片。
【文檔編號】H02M3/155GK205647259SQ201620259305
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】胡亞飛, 胡杰峰
【申請人】中山大學(xué)