基于LLC隔離的光伏并網(wǎng)逆變器設計方案

　　式中：Ui 為輸入電壓；T 為開(kāi)關(guān)周期；Ts 為L(cháng)r 和Cr 諧振時(shí)的諧振周期。從式中可以看出，當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，均方根值最小，開(kāi)關(guān)管導通損耗最小，電路效率最高［8］。所以，當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，在保證隔離的基礎上要使效率最高，因此本文中使開(kāi)關(guān)管的開(kāi)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(yáng)能電池是一種非線(xiàn)性直流電源，它的輸出受太陽(yáng)光照條件的和溫度等環(huán)境影響非常大。在一定太陽(yáng)照度和一定結溫的條件下，當光伏電池的端電壓（電流）發(fā)生變化時(shí)，其工作點(diǎn)也會(huì )沿著(zhù)曲線(xiàn)變化。但是，一定會(huì )存在一個(gè)點(diǎn)，使得太陽(yáng)能電池輸出的功率最大。這一點(diǎn)就被稱(chēng)為最大功率點(diǎn)，尋找這一最大功率點(diǎn)的技術(shù)就被稱(chēng)為最大功率跟蹤技術(shù)（Maximum Power Point Track-ing，MPPT）。

　　在常規的線(xiàn)性系統電氣設備中，為了獲得最大功率需要使負載的電阻等于電源內阻。但太陽(yáng)能電池是一個(gè)非線(xiàn)性電源，它的內阻受環(huán)境影響而不斷變化，為了進(jìn)行負載電阻匹配從而獲得最大功率，就需要不斷調整負載阻值。DC-DC變換器的等效電阻跟開(kāi)關(guān)管的工作狀態(tài)有關(guān)，因此可以通過(guò)調節它的占空比來(lái)改變它的等效電阻，使它的等效阻值一直等于太陽(yáng)能電池的內阻，這樣就可以使太陽(yáng)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(guān)察法、電導增量法等幾種，其中電導增量法以?xún)?yōu)良的跟蹤性能倍受青睞。下面簡(jiǎn)單介紹其工作原理。圖4是太陽(yáng)能電池特性曲線(xiàn)圖。由圖可以看出，在最大功率點(diǎn)的時(shí)候功率曲線(xiàn)斜率為0，即功率P 對電壓V 的導數為0，所以有dPdU =0，又因為P=UI，所以：

　　由上式可知，當輸出電導的變化量等于輸出電導的負數時(shí)，太陽(yáng)能電池工作在最大功率點(diǎn)。具體實(shí)現方法是：通過(guò)檢測太陽(yáng)能電池的輸出電壓和電流，根據上一個(gè)采樣周期電壓和電流的值計算出變化量；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，則表示光照強度有變化，根據電流的變化方向來(lái)決定擾動(dòng)方向。當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)。若電導變化量大于負電導值，則表示功率曲線(xiàn)斜率為正，功率點(diǎn)在最大功率點(diǎn)左側，需要增大Vref ，反之需要減小Vref 。

　　4 結語(yǔ)

　　本文鑒于傳統光伏并網(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)逆變器設計方案，該設計方案通過(guò)將傳統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)現開(kāi)光管的零電壓開(kāi)關(guān)，減小開(kāi)關(guān)損耗，從而大大提高逆變器系統的轉換效率。而且LLC諧振電路體積小，重量輕，成本低，易于實(shí)現小型化和模塊化，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的實(shí)用性。