Boost ZVT-PWM變換器在光伏逆變器中的應用

關(guān)鍵電路參數設計

1)濾波電感Lf 設計

ZVT Boost 的輸入電壓范圍是Uin=125V~360V， 輸出電壓Vo=360V，輸入最大電流為Iimax=15A，開(kāi)關(guān)頻率fs=20kHz，boost 電路工作在連續導電模式下。由

其中ΔiL表示電感電流紋波， 取15%的電感電流紋波， 則ΔiL=2.25A，將ΔiL代入式(14),可以算出Lf=2mH，實(shí)際取2mH。

(2)輔助鉗位電容Ca設計

Ca既作為主開(kāi)關(guān)管的Q1的緩沖電容， 又作為輔助開(kāi)關(guān)管的緩沖電容。一般選擇在最大負載時(shí)，Vca從Vo下降到0 的時(shí)間為(2~3)tf，tf為Q1的關(guān)斷下降時(shí)間。則Ca可以由式(15)計算：

主、輔功率開(kāi)關(guān)管采用fairchild 公司的IGBT FGH40N65UFD 作為ZVT Boost 電路的主開(kāi)關(guān)管和輔助開(kāi)關(guān)管，該開(kāi)關(guān)管的最大tf=80ns。

因此，計算得Ca=10nF?？紤]一定的裕量，選擇Ca為22nF/1000V。

(3)輔助電感La 設計

輔助電路只是在主開(kāi)關(guān)管Q1開(kāi)通的時(shí)候起作用， 其他時(shí)候停止工作。為不影響主電路的工作時(shí)間，輔助電路的工作時(shí)間不能太長(cháng)，假設該時(shí)間為taa，一般可選擇為開(kāi)關(guān)周期Ts的1/10，即t01+t12s/10，可得：

由于Cr是主開(kāi)關(guān)管的輸出結電容，故可以忽略，上式簡(jiǎn)化為:

實(shí)驗結果

根據以上圖2 硬件設計方案和電路參數，在相同條件下在樣機上分別進(jìn)行如下兩個(gè)逆變效率測試試驗。

試驗1，DSP 控制芯片輸出PWM 驅動(dòng)信號只控制主功率開(kāi)關(guān)管Q1，使Q1 工作于“硬開(kāi)關(guān)”狀態(tài)。在直流輸入開(kāi)路電壓300V、輸入短路電流6A 下，功率分析儀測試出樣機逆變輸出效率是95%。

試驗2，DSP 控制芯片輸出兩路PWM 驅動(dòng)信號分別控制主功率開(kāi)關(guān)管Q1和輔功率開(kāi)關(guān)管Qa， 使Q1 和Qa 分別工作工作于“零轉換”開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在直流輸入開(kāi)路電壓300V、輸入短路電流6A 下，功率分析儀測試出樣機逆變輸出效率是96%。

通過(guò)上述兩個(gè)對比試驗，可以看出，本文介紹的設計方案在非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器實(shí)際應用中具有主要意義，不僅能提高其逆變轉換效率，而且對有利于簡(jiǎn)化整機熱設計。

結束語(yǔ)

本文介紹了一種Boost ZVT-PWM 變換器在光伏逆變器中的應用，對Boost ZVT-PWM 變換器電路拓撲結構、工作原理及關(guān)鍵電路參數設計進(jìn)行詳細地敘述。理論分析和試驗結果都表明，本文提出的設計方案在光伏逆變器設計中具有重要的實(shí)際價(jià)值。