基于LLC隔離的光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)方案

　　式中：Ui 為輸入電壓；T 為開關(guān)周期；Ts 為Lr 和Cr 諧振時(shí)的諧振周期。從式中可以看出，當(dāng)T = Ts 即fr = fs 時(shí)這種情況下［ t1 - t2 ］階段和［ t4 - t5 ］階段將不存在，諧振電流是純粹的正弦波，副邊整流電路輸出電流臨界連續(xù)，均方根值最小，開關(guān)管導(dǎo)通損耗最小，電路效率最高［8］。所以，當(dāng)LLC電路工作在諧振頻率時(shí)，效率最高。本文中LLC電路的主要作用就是隔離，在保證隔離的基礎(chǔ)上要使效率最高，因此本文中使開關(guān)管的開關(guān)頻率等于諧振頻率。

　　3 最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略

　　3.1 最大功率跟蹤基本原理

　　太陽能電池是一種非線性直流電源，它的輸出受太陽光照條件的和溫度等環(huán)境影響非常大。在一定太陽照度和一定結(jié)溫的條件下，當(dāng)光伏電池的端電壓（電流）發(fā)生變化時(shí)，其工作點(diǎn)也會(huì)沿著曲線變化。但是，一定會(huì)存在一個(gè)點(diǎn)，使得太陽能電池輸出的功率最大。這一點(diǎn)就被稱為最大功率點(diǎn)，尋找這一最大功率點(diǎn)的技術(shù)就被稱為最大功率跟蹤技術(shù)（Maximum Power Point Track-ing，MPPT）。

　　在常規(guī)的線性系統(tǒng)電氣設(shè)備中，為了獲得最大功率需要使負(fù)載的電阻等于電源內(nèi)阻。但太陽能電池是一個(gè)非線性電源，它的內(nèi)阻受環(huán)境影響而不斷變化，為了進(jìn)行負(fù)載電阻匹配從而獲得最大功率，就需要不斷調(diào)整負(fù)載阻值。DC-DC變換器的等效電阻跟開關(guān)管的工作狀態(tài)有關(guān)，因此可以通過調(diào)節(jié)它的占空比來改變它的等效電阻，使它的等效阻值一直等于太陽能電池的內(nèi)阻，這樣就可以使太陽能電池一直工作在最大功率點(diǎn)。

　　這就是光伏并網(wǎng)逆變器最大功率跟蹤的基本原理。

　　3.2 最大功率跟蹤算法

　　目前常用的最大功率跟蹤算法主要有恒定電壓跟蹤法、擾動(dòng)觀察法、電導(dǎo)增量法等幾種，其中電導(dǎo)增量法以優(yōu)良的跟蹤性能倍受青睞。下面簡單介紹其工作原理。圖4是太陽能電池特性曲線圖。由圖可以看出，在最大功率點(diǎn)的時(shí)候功率曲線斜率為0，即功率P 對電壓V 的導(dǎo)數(shù)為0，所以有dPdU =0，又因?yàn)镻=UI，所以：

　　由上式可知，當(dāng)輸出電導(dǎo)的變化量等于輸出電導(dǎo)的負(fù)數(shù)時(shí)，太陽能電池工作在最大功率點(diǎn)。具體實(shí)現(xiàn)方法是：通過檢測太陽能電池的輸出電壓和電流，根據(jù)上一個(gè)采樣周期電壓和電流的值計(jì)算出變化量；然后判斷電壓的變化量是否為零。若為零，再判斷電流的變化量是否為零，若都為零，則表示阻抗一致，則參考電壓Vref不變，占空比不變。若電壓變化量為零，電流變化量不為零，則表示光照強(qiáng)度有變化，根據(jù)電流的變化方向來決定擾動(dòng)方向。當(dāng)電壓變化量不為零時(shí)，判斷是否符合上式，若符合，表示在最大功率點(diǎn)。若電導(dǎo)變化量大于負(fù)電導(dǎo)值，則表示功率曲線斜率為正，功率點(diǎn)在最大功率點(diǎn)左側(cè)，需要增大Vref ，反之需要減小Vref 。

　　4 結(jié)語

　　本文鑒于傳統(tǒng)光伏并網(wǎng)逆變器使用工頻變壓器進(jìn)行隔離的不足而提出了一種利用半橋LLC串聯(lián)諧振電路進(jìn)行隔離的光伏并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)方案，該設(shè)計(jì)方案通過將傳統(tǒng)變壓器隔離型光伏并網(wǎng)逆變器和采用LLC 諧振電路隔離的光伏并網(wǎng)逆變器進(jìn)行對比分析可知，半橋LLC 串聯(lián)諧振電路能實(shí)現(xiàn)開光管的零電壓開關(guān)，減小開關(guān)損耗，從而大大提高逆變器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。而且LLC諧振電路體積小，重量輕，成本低，易于實(shí)現(xiàn)小型化和模塊化，有助于光伏并網(wǎng)逆變器的廣泛推廣使用，以此證實(shí)了改方案的具有很強(qiáng)的實(shí)用性。