高逆變效率的變壓器拓撲講解

對于逆變器設(shè)計較為熟悉朋友肯定知道，想要使設(shè)計出的變壓器性價比最為劃算，使用IGBT是較為明智的選擇。這主要是因為IGBT非線性特性使得導(dǎo)通壓降不會極具增加，從而最大程度上降低了變壓器的損耗，大大提升了逆變效率。本文將為大家介紹一種高逆變效率的變壓器當中的拓撲與技術(shù)參數(shù)，幫助大家理解逆變效率的重要性。

單相無變壓器式光伏逆變器拓撲

拓撲結(jié)構(gòu)的選擇和光伏逆變器額定輸出功率有關(guān)。對于4kw以下的光伏逆變器，通常選用直流母線不超過500V，單相輸出的拓撲結(jié)構(gòu)。

圖1單相無變壓器式光伏逆變器功能圖

這個功能(圖1)可以通過以下的原理圖實現(xiàn)(圖2)。

圖2單相無變壓器式光伏逆變器原理圖

Boost電路通過對輸入電壓的調(diào)整實現(xiàn)最大功率點跟蹤。H橋逆變器把直流電逆變?yōu)檎医涣麟娮⑷腚娋W(wǎng)。上半橋的IGBT作為極性控制器，工作在50HZ，從而降低總損耗和逆變器的輸出電磁干擾。下半橋的IGBT或者MOSFET進行PWM高頻切換，為了盡量減小Boost電感和輸出濾波器的大小，切換頻率要求盡量高一些，如16KHz。

在這里推薦使用功率模塊來設(shè)計光伏逆變器，因為把圖2拓撲結(jié)構(gòu)上的所有器件集成到一個模塊里面是因為這樣更加方便，安裝起來更加可靠。

對于電源模塊的設(shè)計，設(shè)計者必須首先保證，直流母線環(huán)路低電感的設(shè)計。為了實現(xiàn)這個目標，必須同時降低模塊內(nèi)部和外部的寄生電感。為了降低模塊內(nèi)部的寄生電感，必須優(yōu)化模塊內(nèi)部的綁定線，管腳布置以及內(nèi)部走線。為了降低模塊外部寄生電感，必須保證在滿足安全間距的前提下，Boost電路和逆變橋電路的直流母線正負兩端盡量靠近。

開關(guān)管在開關(guān)過程中，綁定線的寄生電感會造成驅(qū)動電壓的降低。從而導(dǎo)致開關(guān)損耗的增加，甚至開關(guān)波形的震蕩。在模塊內(nèi)部，通過給每個開關(guān)管配置專有的驅(qū)動管腳(直接從芯片上引出)，這樣就可以保證在驅(qū)動環(huán)路中不會有大電流流過，從而保證驅(qū)動回路的穩(wěn)定可靠。這種解決方案目前只有功率模塊可以實現(xiàn)，單管IGBT還做不到。

圖3flowSOL-BI–boost電路和全橋逆變電路

圖3顯示了Vincotech公司最新推出的光伏逆變器專用模塊flowSOL-BI(P896-E01)，上文中提到的所有優(yōu)點都能在該模塊上的得到體現(xiàn)。

本文針對一款高逆變效率的變壓器拓撲進行了介紹。能夠提高逆變效率的變壓器拓撲并不僅僅局限于文中提到的這一種，有很多種方法都能實現(xiàn)逆變效率的提高。讀者們可以在閱讀過本文之后試著舉一反三，相信會有意想不到的收獲。