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一种高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210135127.5

申请日:

2012.05.03

公开号:

CN102638164B

公开日:

2015.01.21

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 专利权质押合同登记的生效 IPC(主分类):H02M 3/24登记号:2019990000107登记生效日:20190220出质人:无锡联动太阳能科技有限公司质权人:中国农业银行股份有限公司无锡科技支行发明名称:一种高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统申请日:20120503授权太阳城集团日:20150121|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H02M 3/24申请日:20120503|||公开
IPC分类号: H02M3/24; H02M3/335; H02M1/14; H02M5/10 主分类号: H02M3/24
申请人: 无锡联动太阳能科技有限公司
发明人: 郑崇峰; 邱齐; 梁志刚
地址: 214135 江苏省无锡市新区太科园清源路530创业大厦A区308
优先权:
专利代理机构: 北京中恒高博知识产权代理有限公司 11249 代理人: 宋敏
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201210135127.5

授权太阳城集团号:

太阳城集团|||102638164B||||||

法律状态太阳城集团日:

太阳城集团2019.03.15|||2015.01.21|||2012.11.07|||2012.08.15

法律状态类型:

专利权质押合同登记的生效、变更及注销|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统,其中,该高升压电路包括直流输入电压,与所述直流输入电压连接、且用于输出直流输出电压的变换器单元,以及配合连接在所述变换器单元的原边与副边之间的变压器单元;所述变压器单元,用于将所述变换器单元的原边与副边进行隔离;和/或,用于基于所述变换器单元原边的输入电压,对该变换器单元副边的输出电压进行升压处理。本发明所述高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统,可以克服现有技术中成本高、额外损耗大、能量转换效率低与环保性差等缺陷,以实现成本低、额外损耗小、能量转换效率高与环保性好的优点。

权利要求书

1.一种高升压电路,其特征在于,包括直流输入电压                                               ,与所述直流输入电压连接、且用于输出直流或准交流输出电压的变换器单元,以及配合连接在所述变换器单元的原边与副边之间的变压器单元;所述变压器单元,用于将所述变换器单元的原边与副边进行隔离;和/或,用于基于所述变换器单元原边的输入电压,对该变换器单元副边的输出电压进行升压处理。2.根据权利要求1所述的高升压电路,其特征在于,所述变换器单元包括第1至第n变换器,所述变压器单元包括分别配合连接在所述第1至第n变换器中相应变换器的原边与副边之间的第1至第n变压器;所述第1至第n变压器,分别用于将所述第1至第n变换器中相应变换器的原边与副边进行隔离,和/或,用于实现升压;在所述第1至第n变换器的原边,所述第1至第n变换器远离相应变压器的输入一侧并联,所述第1至第n变换器靠近相应变压器的一侧分别与相应变压器的原边线圈连接;在所述第1至第n变换器的副边,所述第1至第n变换器远离相应变压器的输出一侧串联,所述第1至第n变换器靠近相应变压器的一侧分别与相应变压器的副边线圈连接;n为自然数。3.根据权利要求2所述的高升压电路,其特征在于,所述第1至第n变换器工作于交错并联模式,即第1至第n变换器之间彼此相位错开的度数为360/n。4.根据权利要求2或3所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1有源箝位反激变换器与第2有源箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述第1有源箝位反激变换器,包括第1功率半导体开关、第1箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1箝位电容、第1输出二极管、第1输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;所述第2有源箝位反激变换器,包括第2功率半导体开关、第2箝位开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2箝位电容、第2输出二极管、第2输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;其中:所述直流输入电压的第1连接端,经第1箝位电容后,与第1箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;经第2箝位电容后,与第2箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;所述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;所述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;第1箝位开关的栅极、以及第2箝位开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及及第2输出二极管的阴极连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述第1功率半导体开关、第2功率半导体开关、第1箝位开关、以及第2箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。5.根据权利要求2或3所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1正激变换器与第2正激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述第1正激变换器,包括第1功率半导体开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1输出二极管、第1输出滤波电容、第1输出整流二极管、第1输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;所述第2正激变换器,包括第2功率半导体开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2输出二极管、第2输出滤波电容、第2输出整流二极管、第2输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:所述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;所述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;所述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,均用于输入占空比相同的脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第1输出整流二极管的阴极连接,并依次经第1输出滤波电感及第1输出滤波电容后、与第1输出整流二极管的阳极及第1变压器T1副边线圈的第2连接端连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,与第2输出整流二极管的阴极连接,并依次经第2输出滤波电感及第2输出滤波电容后、与第2输出整流二极管的阳极及第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出整流二极管的阳极,经第2输出滤波电感后与第2输出整流二极管的阳极连接;第1输出滤波电感与第1输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出滤波电感与第2输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述第1功率半导体开关、以及第2功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。6.根据权利要求2或3所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1反激变换器与第2反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述第1反激变换器,包括第1功率半导体开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1输出二极管、第1输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;所述第2反激变换器,包括第2功率半导体开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2输出二极管、第2输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:所述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;所述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;所述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,均用于输入占空比相同的脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述第1功率半导体开关、以及第2功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。7.根据权利要求2或3所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1低端箝位反激变换器与第2低端箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述第1低端箝位反激变换器,包括第1控制开关、第1箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1箝位电容、以及第1输出二极管与第1输出电容;所述第2低端箝位反激变换器,包括第2控制开关、第2箝位开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2箝位电容、以及第2输出二极管与第2输出电容;其中:所述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1控制开关的控制端连接,并经第1箝位电容后与第1箝位开关的控制端连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2控制开关的控制端连接,并经第2箝位电容后与第2箝位开关的控制端连接;所述直流输入电压的第2连接端,与第1控制开关的固定端、第1箝位开关的固定端、第2控制开关的固定端、以及第2箝位开关的固定端连接;所述第1控制开关的控制端、以及第2控制开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;第1箝位开关的控制端、以及第2箝位开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述第1控制开关、第2控制开关、第1箝位开关、以及第2箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。8.根据权利要求1所述的高升压电路,其特征在于,所述变换器单元包括变换器,以及配合连接在所述变换器的原边与副边之间的第1至第n变压器;所述第1至第n变压器,用于将所述变换器的原边与副边进行隔离,和/或,用于实现升压;所述第1至第n变压器的原边线圈并联后,与变换器的原边连接;第1至第n变压器的副边线圈串联后,与变换器的副边连接;n为自然数。9.根据权利要求8所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述变换器包括有源箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述有源箝位反激变换器,包括功率半导体开关、箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、变压器漏感或额外添加的电感、箝位电容、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容、第2输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;其中:所述直流输入电压的第1连接端,经箝位电容后,与箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;依次经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;所述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;所述功率半导体开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;箝位开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及及第2输出二极管的阴极连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述功率半导体开关、以及箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。10.根据权利要求8所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述变换器包括正激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述正激变换器,包括功率半导体开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出滤波电容、第2输出滤波电容、第1输出整流二极管、第2输出整流二极管、第1输出滤波电感、第2输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:所述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;所述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;功率半导体开关的栅极,均用于输入脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第1输出整流二极管的阴极连接,并依次经第1输出滤波电感及第1输出滤波电容后、与第1输出整流二极管的阳极及第1变压器T1副边线圈的第2连接端连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,与第2输出整流二极管的阴极连接,并依次经第2输出滤波电感及第2输出滤波电容后、与第2输出整流二极管的阳极及第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出整流二极管的阳极,经第2输出滤波电感后与第2输出整流二极管的阳极连接;第1输出滤波电感与第1输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出滤波电感与第2输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。11.根据权利要求8所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述变换器包括反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述反激变换器,包括功率半导体开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容、第2输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:所述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;所述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;功率半导体开关的栅极,用于输入脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。12.根据权利要求8所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述变换器包括低端箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述低端箝位反激变换器,包括控制开关、箝位开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、箝位电容、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容与第2输出电容;其中:所述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与控制开关的控制端连接,并经箝位电容后与箝位开关的控制端连接;所述直流输入电压的第2连接端,与控制开关的固定端、以及箝位开关的固定端连接;所述控制开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;箝位开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;所述控制开关、以及箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。13.根据权利要求8所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述变换器包括硬开关全桥电路,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述硬开关全桥电路,包括第1至第4控制开关-、第1至第4整流二极管-、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、以及滤波电容;其中:所述直流输入电压的第1连接端,与第1控制开关的控制端及第2控制开关的控制端连接;直流输入电压的第2连接端,与第3控制开关的固定端及第4控制开关的固定端连接;所述变压器漏感或额外添加的电感的第1连接端,与第2控制开关的固定端及第3控制开关的控制端连接;变压器漏感或额外添加的电感的第2连接端,经并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1控制开关的固定端及第4控制开关的控制端连接;所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;所述第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1整流二极管的阳极及第4整流二极管的阴极连接;第1变压器T1副边线圈的第2连接端,与第2变压器T2副边线圈的第1连接端连接;第2变压器T2副边线圈的第2连接端,与第2整流二极管的阳极及第3整流二极管的阴极连接;所述第1整流二极管的阴极及第2整流二极管的阴极,经滤波电容后,与第3整流二极管的阳极及第4整流二极管的阳极连接;滤波电容的两端为直流输出电压的第1端子与第2端子;所述第1至第4控制开关-,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。14.根据权利要求13所述的高升压电路,其特征在于,还包括谐振电容,所述谐振电容连接在变压器漏感或额外添加的电感、与第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的公共端之间。15.根据权利要求8所述的高升压电路,其特征在于,当n=2时,所述变换器包括Push-Pull推挽电路,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;所述Push-Pull推挽电路,包括第1至第2控制开关-、第1至第4输出二极管-、第1至第2输出电感-、以及第1至第2输出电容-;其中:所述直流输入电压的第1连接端,与第1变压器T1原边线圈的中心抽头及第2变压器T2原边线圈的中心抽头连接;直流输入电压的第1连接端,与第1控制开关的固定端及第2控制开关的固定端连接;所述第1控制开关的控制端,与第1变压器T1原边线圈的第1连接端及第2变压器T2原边线圈的第1连接端连接;第2控制开关的控制端,与第1变压器T1原边线圈的第2连接端及第2变压器T2原边线圈的第2连接端连接;所述第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第2输出二极管的阴极连接,并经第1输出电感、第1输出电容及第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的中心抽头连接;第1变压器T1副边线圈的第2连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第1变压器T1副边线圈的中心抽头,与第1输出电容及第2输出电容的公共端连接;所述第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第3输出二极管的阳极连接;第3输出二极管的阴极,与第4输出二极管的阴极连接,并经第2输出电感后与第1输出电容及第2输出电容的公共端连接;所述第1输出电感与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2变压器T2副边线圈的中心抽头为直流输出电压的第2端子;所述第1至第2控制开关-,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。16.一种基于权利要求1所述的高升压电路的太阳能逆变器,其特征在于,至少包括基于高升压电路的高升压变换器、全桥逆变模块、驱动器、带有最大功率点跟踪MPPT功能的逆变器控制器、连接在所述逆变器控制器输入端的太阳能电池板、以及电网侧电压源,其中:所述高升压变换器的输入端,与太阳能电池板连接;高升压变换器的输出端,依次经驱动器及全桥逆变模块后,与电网侧电压源并联,并输出并网电流的有效值至电网;所述逆变器控制器,用于提供输出电流的控制参考值,使得逆变器输入端连接的太阳能电池板工作在最大功率点。17.一种基于权利要求1所述的高升压电路的太阳能电池系统,其特征在于,至少包括发电装置、基于高升压电路的高升压变换器、全桥逆变模块、驱动器、带有最大功率点跟踪MPPT功能的逆变器控制器、以及电网侧电压源和/或电器设备,其中:所述发电装置的输出端,分别与高升压变换器及逆变器控制器连接;逆变器控制器经驱动器后,分别与高升压变换器及全桥逆变模块连接;高升压变换器与全桥逆变模块连接;全桥逆变模块的输出端,与电网侧电压源和/或电器设备并联。18.根据权利要求17所述的太阳能电池系统,其特征在于,所述发电装置,至少包括并行设置的太阳能组件与辅助电源。

说明书

一种高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统

技术领域

太阳城集团本发明涉及电子器件,具体地,涉及一种高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统。 

背景技术

随着世界能源越来越紧缺,节能减排、绿色高效已是现今电子产品的主流发展方向;为了降低制造成本与生产成本,很多电子产品都在能源转换方面需要高效率,低成本,高可靠性。如何能够更高效的利用新能源,比如太阳能、风能与生物化学能,也越来越受到人们的关注。 

众所周知,功率元件如功率二极管与功率场效应管(MOS)等,都是电压越高价格越贵;允许通过的电流越大,所用器件的成本越高。那么,由功率元件构成的变换器,工作于高压、大电流情况下,会产生更多的损耗,这将大大降低变换器的效率。 

太阳城集团在实现本发明的过程中,发明人发现现有技术中至少存在成本高、额外损耗大、能量转换效率低与环保性差等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于,针对上述问题,提出一种高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统,以实现成本低、额外损耗小、能量转换效率高与环保性好的优点。 

本发明的另一目的在于,提出一种基于上述高升压电路的太阳能逆变器。 

太阳城集团本发明的再一目的在于,提出一种基于上述高升压电路的太阳能电池系统。 

为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种高升压电路,包括直流输入电压 ,与所述直流输入电压连接、且用于输出直流或准交流输出电压的变换器单元,以及配合连接在所述变换器单元的原边与副边之间的变压器单元; 

太阳城集团所述变压器单元,用于将所述变换器单元的原边与副边进行隔离;和/或,用于基于所述变换器单元原边的输入电压,对该变换器单元副边的输出电压进行升压处理。

进一步地,所述变换器单元包括第1至第n变换器,所述变压器单元包括分别配合连接在所述第1至第n变换器中相应变换器的原边与副边之间的第1至第n变压器; 

太阳城集团所述第1至第n变压器,分别用于将所述第1至第n变换器中相应变换器的原边与副边进行隔离,和/或,用于实现升压;

在所述第1至第n变换器的原边,所述第1至第n变换器远离相应变压器的输入一侧并联,所述第1至第n变换器靠近相应变压器的一侧分别与相应变压器的原边线圈连接;

在所述第1至第n变换器的副边,所述第1至第n变换器远离相应变压器的输出一侧串联,所述第1至第n变换器靠近相应变压器的一侧分别与相应变压器的副边线圈连接;n为自然数。

进一步地,所述第1至第n变换器工作于交错并联模式,即第1至第n变换器之间彼此相位错开的度数为360/n。 

进一步地,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1有源箝位反激变换器与第2有源箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

所述第1有源箝位反激变换器,包括第1功率半导体开关、第1箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1箝位电容、第1输出二极管、第1输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;

所述第2有源箝位反激变换器,包括第2功率半导体开关、第2箝位开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2箝位电容、第2输出二极管、第2输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;其中:

所述直流输入电压的第1连接端,经第1箝位电容后,与第1箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;经第2箝位电容后,与第2箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

太阳城集团所述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

所述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;第1箝位开关的栅极、以及第2箝位电容的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;

太阳城集团所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及及第2输出二极管的阴极连接;

所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

所述第1功率半导体开关、第2功率半导体开关、第1箝位开关、以及第2箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

进一步地,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1正激变换器与第2正激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

太阳城集团所述第1正激变换器,包括第1功率半导体开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感为变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1输出二极管、第1输出滤波电容、第1输出整流二极管、第1输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;

所述第2正激变换器,包括第2功率半导体开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2输出二极管、第2输出滤波电容、第2输出整流二极管、第2输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

所述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

所述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

所述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,均用于输入占空比相同的脉冲信号;

所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第1输出整流二极管的阴极连接,并依次经第1输出滤波电感及第1输出滤波电容后、与第1输出整流二极管的阳极及第1变压器T1副边线圈的第2连接端连接;

所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,与第2输出整流二极管的阴极连接,并依次经第2输出滤波电感及第2输出滤波电容后、与第2输出整流二极管的阳极及第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出整流二极管的阳极,经第2输出滤波电感后与第2输出整流二极管的阳极连接;第1输出滤波电感与第1输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出滤波电感与第2输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团所述第1功率半导体开关、以及第2功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

进一步地,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1反激变换器与第2反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

所述第1反激变换器,包括第1功率半导体开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1输出二极管、第1输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;

太阳城集团所述第2反激变换器,包括第2功率半导体开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2输出二极管、第2输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

太阳城集团所述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

所述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

所述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,均用于输入占空比相同的脉冲信号;

太阳城集团所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团所述第1功率半导体开关、以及第2功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

进一步地,当n=2时,所述第1至第n变换器包括第1低端箝位反激变换器与第2低端箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

所述第1低端箝位反激变换器,包括第1控制开关、第1箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1箝位电容、以及第1输出二极管与第1输出电容;

所述第2低端箝位反激变换器,包括第2控制开关、第2箝位开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2箝位电容、以及第2输出二极管与第2输出电容;其中:

太阳城集团所述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1控制开关的控制端连接,并经第1箝位电容后与第1箝位开关的控制端连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2控制开关的控制端连接,并经第2箝位电容后与第2箝位开关的控制端连接;

所述直流输入电压的第2连接端,与第1控制开关的固定端、第1箝位开关的固定端、第2控制开关的固定端、以及第2箝位开关的固定端连接;

所述第1控制开关的控制端、以及第2控制开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;第1箝位开关的控制端、以及第2箝位开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;

太阳城集团所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团所述第1控制开关、第2控制开关、第1箝位开关、以及第2箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

太阳城集团进一步地,所述变换器单元包括变换器,以及配合连接在所述变换器的原边与副边之间的第1至第n变压器; 

所述第1至第n变压器,用于将所述变换器的原边与副边进行隔离,和/或,用于实现升压;

太阳城集团所述第1至第n变压器的原边线圈并联后,与变换器的原边连接;第1至第n变压器的副边线圈串联后,与变换器的副边连接;n为自然数。

进一步地,当n=2时,所述变换器包括有源箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

所述有源箝位反激变换器,包括功率半导体开关、箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、变压器漏感或额外添加的电感、箝位电容、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容、第2输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;其中:

所述直流输入电压的第1连接端,经箝位电容后,与箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;依次经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

太阳城集团所述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

所述功率半导体开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;箝位开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;

所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

所述功率半导体开关、以及箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

进一步地,当n=2时,所述变换器包括正激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

太阳城集团所述正激变换器,包括功率半导体开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出滤波电容、第2输出滤波电容、第1输出整流二极管、第2输出整流二极管、第1输出滤波电感、第2输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

太阳城集团所述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

太阳城集团所述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;功率半导体开关的栅极,均用于输入脉冲信号;

所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第1输出整流二极管的阴极连接,并依次经第1输出滤波电感及第1输出滤波电容后、与第1输出整流二极管的阳极及第1变压器T1副边线圈的第2连接端连接;

所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,与第2输出整流二极管的阴极连接,并依次经第2输出滤波电感及第2输出滤波电容后、与第2输出整流二极管的阳极及第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出整流二极管的阳极,经第2输出滤波电感后与第2输出整流二极管的阳极连接;第1输出滤波电感与第1输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出滤波电感与第2输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

所述功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

进一步地,当n=2时,所述变换器包括反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

所述反激变换器,包括功率半导体开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容、第2输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

所述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

所述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;功率半导体开关的栅极,用于输入脉冲信号;

所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

所述功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

进一步地,当n=2时,所述变换器包括低端箝位反激变换器,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

太阳城集团所述低端箝位反激变换器,包括控制开关、箝位开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、箝位电容、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容与第2输出电容;其中:

太阳城集团所述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与控制开关的控制端连接,并经箝位电容后与箝位开关的控制端连接;

所述直流输入电压的第2连接端,与控制开关的固定端、以及箝位开关的固定端连接;

所述控制开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;箝位开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;

太阳城集团所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团所述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

所述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团所述控制开关、以及箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

太阳城集团进一步地,当n=2时,所述变换器包括硬开关全桥电路,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

所述硬开关全桥电路,包括第1至第4控制开关-、第1至第4整流二极管-、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、以及滤波电容;其中:

所述直流输入电压的第1连接端,与第1控制开关的控制端及第2控制开关的控制端连接;直流输入电压的第2连接端,与第3控制开关的固定端及第4控制开关的固定端连接;

所述变压器漏感或额外添加的电感的第1连接端,与第2控制开关的固定端及第3控制开关的控制端连接;变压器漏感或额外添加的电感的第2连接端,经并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1控制开关的固定端及第4控制开关的控制端连接;

所述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;

所述第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1整流二极管的阳极及第4整流二极管的阴极连接;第1变压器T1副边线圈的第2连接端,与第2变压器T2副边线圈的第1连接端连接;第2变压器T2副边线圈的第2连接端,与第2整流二极管的阳极及第3整流二极管的阴极连接;

太阳城集团所述第1整流二极管的阴极及第2整流二极管的阴极,经滤波电容后,与第3整流二极管的阳极及第4整流二极管的阳极连接;滤波电容的两端为直流输出电压的第1端子与第2端子;

太阳城集团所述第1至第4控制开关-,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

太阳城集团进一步地,以上所述的高升压电路,还包括谐振电容,所述谐振电容连接在变压器漏感或额外添加的电感、与第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的公共端之间。 

进一步地,当n=2时,所述变换器包括Push-Pull推挽电路,所述第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2; 

太阳城集团所述Push-Pull推挽电路,包括第1至第2控制开关-、第1至第4输出二极管-、第1至第2输出电感-、以及第1至第2输出电容-;其中:

所述直流输入电压的第1连接端,与第1变压器T1原边线圈的中心抽头及第2变压器T2原边线圈的中心抽头连接;直流输入电压的第1连接端,与第1控制开关的固定端及第2控制开关的固定端连接;

所述第1控制开关的控制端,与第1变压器T1原边线圈的第1连接端及第2变压器T2原边线圈的第1连接端连接;第2控制开关的控制端,与第1变压器T1原边线圈的第2连接端及第2变压器T2原边线圈的第2连接端连接;

所述第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第2输出二极管的阴极连接,并经第1输出电感、第1输出电容及第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的中心抽头连接;第1变压器T1副边线圈的第2连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第1变压器T1副边线圈的中心抽头,与第1输出电容及第2输出电容的公共端连接;

所述第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第3输出二极管的阳极连接;第3输出二极管的阴极,与第4输出二极管的阴极连接,并经第2输出电感后与第1输出电容及第2输出电容的公共端连接;

太阳城集团所述第1输出电感与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2变压器T2副边线圈的中心抽头为直流输出电压的第2端子;

所述第1至第2控制开关-,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

同时,本发明采用的另一技术方案是:一种基于以上所述的高升压电路的太阳能逆变器,至少包括基于高升压电路的高升压变换器、全桥逆变模块、驱动器、带有最大功率点跟踪MPPT功能的逆变器控制器、连接在所述逆变器控制器输入端的太阳能电池板、以及电网侧电压源,其中: 

太阳城集团所述高升压变换器的输入端,与太阳能电池板连接;高升压变换器的输出端,依次经驱动器及全桥逆变模块后,与电网侧电压源并联,并输出并网电流的有效值至电网;

太阳城集团所述逆变器控制器,用于提供输出电流的控制参考值,使得逆变器输入端连接的太阳能电池板工作在最大功率点。

同时,本发明采用的再一技术方案是:一种基于以上所述的高升压电路的太阳能电池系统,至少包括发电装置、基于高升压电路的高升压变换器、全桥逆变模块、驱动器、带有最大功率点跟踪MPPT功能的逆变器控制器、以及电网侧电压源和/或电器设备,其中: 

所述发电装置的输出端,分别与高升压变换器及逆变器控制器连接;逆变器控制器经驱动器后,分别与高升压变换器及全桥逆变模块连接;高升压变换器与全桥逆变模块连接;全桥逆变模块的输出端,与电网侧电压源和/或电器设备并联。

进一步地,所述发电装置,至少包括并行设置的太阳能组件与辅助电源。 

本发明各实施例的高升压电路、太阳能逆变器与太阳能电池系统,由于该高升压电路包括直流输入电压,与直流输入电压连接、且用于输出直流输出电压的变换器单元,以及配合连接在变换器单元的原边与副边之间的变压器单元;变压器单元,用于将变换器单元的原边与副边进行隔离;和/或,用于基于变换器单元原边的输入电压,对该变换器单元副边的输出电压进行升压处理;可以在一些需要将低压电通过高升压比转换为高压电的场合,该结构不仅可以降低整个能源转换电路的成本,还能降低转换装置的损耗,提高效率,非常适合于越来越多的高升压应用场合,如太阳能微型逆变器,车载逆变器还有一些蓄电池供电的场合;从而可以克服现有技术中成本高、额外损耗大、能量转换效率低与环保性差的缺陷,以实现成本低、额外损耗小、能量转换效率高与环保性好的优点。 

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。 

下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中: 

图1为本发明高升压电路第一种结构的电气原理示意图;

太阳城集团图2为本发明高升压电路第二种结构的电气原理示意图;

图3为两个有源箝位反激电路在图1中应用的电气原理示意图;

图4为基于图3的交错并联工作开关信号相位关系示意图;

太阳城集团图5为有源箝位反激电路在图2中应用的电气原理示意图;

图6为正激变换器在图1中应用的电气原理示意图;

图7为正激变换器在图2中应用的电气原理示意图;

图8为普通反激电路在图1中应用的电气原理示意图;

图9为普通反激电路在图2中应用的电气原理示意图;

图10为低端箝位反激变换器在图1中应用的电气原理示意图;

太阳城集团图11为低端箝位反激变换器在图2中应用的电气原理示意图;

太阳城集团图12为硬开关全桥电路在图2中应用的电气原理示意图;

图13为LLC电路在图2中应用的电气原理示意图;

图14为Push-Pull电路在图2中应用的电气原理示意图;

太阳城集团图15为基于高升压电路的太阳能逆变器的电气原理示意图;

图16为基于高升压电路的太阳能电池系统的电气原理示意图。

结合附图,本发明实施例中附图标记如下: 

1-太阳能组件。

具体实施方式

太阳城集团以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。 

高升压电路实施例

实施例一

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。本实施例包括直流输入电压,与直流输入电压连接、且用于输出直流或准交流输出电压的变换器单元,以及配合连接在变换器单元的原边与副边之间的变压器单元;该变压器单元,用于将变换器单元的原边与副边进行隔离;和/或,用于基于变换器单元原边的输入电压,对该变换器单元副边的输出电压进行升压处理。

太阳城集团上述实施例的高升压电路,在一些需要将低压电通过高升压比转换为高压电的场合,该高升压电路不仅可以降低整个能源转换电路的成本,还能降低转换装置的损耗,提高效率,非常适合于越来越多的高升压应用场合,如太阳能微型逆变器、车载逆变器、以及一些蓄电池供电的场合。 

太阳城集团如图1所示,提供了一种高升压电路的第一种结构。在图1中,上述变换器单元包括第1至第n变换器,上述变压器单元包括分别配合连接在第1至第n变换器中相应变换器的原边与副边之间的第1至第n变压器;第1至第n变压器,分别用于将第1至第n变换器中相应变换器的原边与副边进行隔离,和/或,用于实现升压; 

太阳城集团在上述第1至第n变换器的原边,第1至第n变换器远离相应变压器的输入一侧并联,第1至第n变换器靠近相应变压器的一侧分别与相应变压器的原边线圈连接;在第1至第n变换器的副边,第1至第n变换器远离相应变压器的输出一侧串联,第1至第n变换器靠近相应变压器的一侧分别与相应变压器的副边线圈连接;n为自然数。

太阳城集团在上述实施例中,上述第1至第n变换器工作于交错并联模式,即第1至第n变换器之间彼此相位错开的度数为360/n,n为自然数。 

太阳城集团在图1所示的高升压电路的第一种结构中,第1变换器、第2变换器…第n变换器都是一样的,都是由一个变压器将原副边隔离开来,变压器不仅可以实现隔离,还能实现升压。将各个变换器的原边并联起来,而副边串联起来,这样对于每个变换器来说,它都只需要处理一小部分能量。众所周知,功率元件如功率二极管,功率场效应管(MOS)等都是电压越高价格越贵;允许通过的电流越大,成本越高,因此本发明的最终目的就是将高压的特性转换为低压,而将大电流的特性转换为小电流,从而降低成本。而变换器工作于高压情况下,会产生更多的损耗,这将大大降低变换器的效率,因此本发明的主要想法就是通过将变换器的原边并联,副边串联来降低整个变换器的成本,同时提高效率。 

由图1所示的结构,可以发现: 

                    (1)

                     (2)

太阳城集团                     (3)

太阳城集团                     (4)

太阳城集团也就是说,当使用上述结构工作时,并联的输入端对于每个变换器来说,其输入电压都是一样的,而输入电流却被平均的分配到了n个变换器中。对于变换器中的开关,一般二极管上的损耗是流过它的电流乘以它的导通电压:

                         (5)

如果使用n个变换器来并联,则二极管上的损耗降低为原来的n分之一,当然总的二极管损耗是不变的,只是用n个二极管来分配原来的大电流,而分配开电流后,原来需要使用的大电流二极管可以被小电流二极管替代,而n个小电流的二极管的总成本一般都小于一个大电流的二极管成本。再者分散的损耗将有利于散热,增加变换器的可靠性。

同样的,变换器中还存在开关场效应晶体管(MOS)等元件,它们上面的导通损耗等于: 

                     (6)

太阳城集团依据上式可知,n个变换器的分流,可以让每个变换器中开关器件流过的电流变化为原来的n分之一,由于开关器件的损耗直接由它的导通电阻决定,在保持导通电阻不变的情况下,则损耗变化为原来的n平方分之一。总的损耗变化为原来的 n x (1/n)2=1/n,由此,变换器的总损耗降低,效率提高。当然,也可以使用成本更加低廉的小电流开关器件来替代原来高成本的大电流开关器件,比如,每个小电流器件的导通电阻为原来大器件的n倍。那么,总的损耗会维持不变,但同样的,n个小电流的开关器件很多时候价格还比一个大电流的开关器件要低,因此变换器的成本得到降低,再就是同二极管的原理一样,分散的损耗将更加有利于变换器的热处理,增加变换器的可靠性。

太阳城集团再来看副边,由于副边的串联结构,高压被平均的分配到各个变换器的输出,则每个变换器的输出电压只有总电压的n分之一。这样,对于每个变换器可以使用低电压的器件。同样的,由于低压器件的成本较低,这不仅可以降低成本,还能很好的分散热量,提高变化器的可靠性,降低损耗。 

图1所示的结构还有一个优点:自动功率均分。就是说,对于第1变换器、第2变换器…第n变换器,每个变换器处理的功率都是一样的,原理如下: 

太阳城集团由于副边的输出是串联结构,所以输出的电流是一样的,如公式(4)所示,而变换器中传输的电流其实就是输出电流,此时变压器的副边传输的电流就是一样的,再根据变压器原副边电流的关系,可以得出变压器原边的电流也是一样的,同样的,输入电流都会通过变压器传送到副边(如果不传送到副边则内部会有很多无功电流,这样的电流会产生数很大损耗,这违背了变换器传送能量的本质),所以变压器原边的电流就是输入电流,由于变压器的副边电流等于输出电流,而原边电流和副边电流满足匝比关系,因此,每个变换器都是一样匝比的时候,变压器原边的电流就是一样的,此时表明,输入侧的电流就是一样的。而原边的并联结构导致了输入侧的电压都是一样的,则对于每台变换器,输入电压一样,输入电流也一样,则他们传送的功率也就是一样的,这种结构可以实现自动的功率均分功能。

上述实施例最大的特点就是输入电流均分,输出电压均分,同时第1变换器、第2变换器…第n变换器都是功率均等的。同样的想法还可以应用在同一个变换器内部使用多个变压器。变压器的损耗由它的绕线电阻损耗和磁芯损耗组成,原边并联的结构可以减少原边每个绕组的电流,每个变压器传输的能量也为原来的1/n,从而可以用多个小磁芯。这在实际中有重大意义:磁芯体积越大,生产工艺要求越高,成本也越高。而且磁芯体积无法随便做大,每种形状和材质的磁芯都有一个最大尺寸限制。在很多场合,无法找到满足传输功率要求的单个磁芯。这样,通过利用多个变压器原边并联,副边串联,可以化整为零,使用容易生产加工的小磁芯。从另外一个角度分析,当使用多个小变压器时,往往等效的总窗口面积和绕线空间会比使用单个大磁芯要大。原副边可以考虑用更粗的绕线。特别是副边的绕组串联,理论上可以减小副边的绕组匝数,也就减小了副边绕组线长。总的来说就是减小了原副边的绕组的导通电阻。根据公式(7),可以知道绕组线圈的损耗会降低: 

                        (7)

实施例二

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图3所示,当n=2时,第1至第n变换器包括第1有源箝位反激变换器与第2有源箝位反激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述第1有源箝位反激变换器,包括第1功率半导体开关、第1箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1箝位电容、第1输出二极管、第1输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;

上述第2有源箝位反激变换器,包括第2功率半导体开关、第2箝位开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2箝位电容、第2输出二极管、第2输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,经第1箝位电容后,与第1箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;经第2箝位电容后,与第2箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

上述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

太阳城集团上述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;第1箝位开关的栅极、以及第2箝位开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;

上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及及第2输出二极管的阴极连接;

上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

上述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

上述第1功率半导体开关、第2功率半导体开关、第1箝位开关、以及第2箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

将两个反激电路的输入并联,输出串联,则形成图3所示结构,如前面介绍,输入由于是低压,电流比较大,并联的结构减少了各个反激电路的电流,降低损耗,分散热量,增加电路的可靠性。而副边是高压,串联的结构降低了各个反激的输出电压,D11和D12可以使用低压的二极管,价格便宜很多,而且变压器的匝比也可以降低,减少副边的匝数,直接效果是减小变压器绕组的电阻,降低绕组损耗,进一步提高效率。原本使用一个反激电路实现同样的升压,变压器的原边与副边的匝数比是1:N,而使用原边并联,副边串联的结构后,可以将原来变压器的匝数比降低为2:N,减少变压器体积。 

太阳城集团图3所示有源箝位反激变换电路是典型的一类隔离的又可升压的电路,在太阳能微型逆变器中得到广泛应用。由于单块太阳能电池板电压比较低,而逆变电路需要并网,则需要用到高升压电路,这种高升压电路的输入电压很低,输出电压很高,而输入电流比较大,输出电流很小,因此使用本发明可以很好的降低损耗,提高变换器效率,还能减少成本。 

图3所示的两个反激电路还可以工作于交错并联模式,这不仅可以减少输入端电流的纹波,减少电容上的纹波损耗,还能减少输出纹波,降低后级逆变电路输出电流的纹波,减少输出电流的谐波。所谓的交错并联模式,是指图3中的两组功率开关(即第1功率半导体开关和第2功率半导体开关),交替180度(即第1至第2变换器之间彼此相位错开的度数为360度/2=180度)工作,其开关信号关系图参见图4。 

进一步的扩展图3所示结构,我们还可以使用n个反激电路原边并联,副边串联使用,可以再进一步减少各个反激电路原边的电流,也可以进一步减少副边电压,减少损耗,提高电路效率。不过实际系统中需要综合考虑增加的体积和低压MOS,变压器等的成本。 

实施例三

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图6所示,当n=2时,第1至第n变换器包括第1正激变换器与第2正激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述第1正激变换器,包括第1功率半导体开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1输出二极管、第1输出滤波电容、第1输出整流二极管、第1输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;

上述第2正激变换器,包括第2功率半导体开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2输出二极管、第2输出滤波电容、第2输出整流二极管、第2输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

上述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

上述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,均用于输入占空比相同的脉冲信号;

上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第1输出整流二极管的阴极连接,并依次经第1输出滤波电感及第1输出滤波电容后、与第1输出整流二极管的阳极及第1变压器T1副边线圈的第2连接端连接;

上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,与第2输出整流二极管的阴极连接,并依次经第2输出滤波电感及第2输出滤波电容后、与第2输出整流二极管的阳极及第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团上述第1输出整流二极管的阳极,经第2输出滤波电感后与第2输出整流二极管的阳极连接;第1输出滤波电感与第1输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出滤波电感与第2输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

上述第1功率半导体开关、以及第2功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

实施例四

太阳城集团根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图8所示,当n=2时,第1至第n变换器包括第1反激变换器与第2反激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述第1反激变换器,包括第1功率半导体开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1输出二极管、第1输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;

上述第2反激变换器,包括第2功率半导体开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2输出二极管、第2输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

太阳城集团上述直流输入电压的第2连接端,与第1功率半导体开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、第2功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

太阳城集团上述第1功率半导体开关的栅极、以及第2功率半导体开关的栅极,均用于输入占空比相同的脉冲信号;

太阳城集团上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团上述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团上述第1功率半导体开关、以及第2功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

实施例五

太阳城集团根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图10所示,当n=2时,第1至第n变换器包括第1低端箝位反激变换器与第2低端箝位反激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述第1低端箝位反激变换器,包括第1控制开关、第1箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1变压器漏感或额外添加的电感、第1箝位电容、以及第1输出二极管与第1输出电容;

上述第2低端箝位反激变换器,包括第2控制开关、第2箝位开关、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器漏感或额外添加的电感、第2箝位电容、以及第2输出二极管与第2输出电容;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,依次经第1变压器漏感或额外添加的电感及第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1控制开关的控制端连接,并经第1箝位电容后与第1箝位开关的控制端连接;以及,依次经第2变压器漏感或额外添加的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第2控制开关的控制端连接,并经第2箝位电容后与第2箝位开关的控制端连接;

上述直流输入电压的第2连接端,与第1控制开关的固定端、第1箝位开关的固定端、第2控制开关的固定端、以及第2箝位开关的固定端连接;

上述第1控制开关的控制端、以及第2控制开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;第1箝位开关的控制端、以及第2箝位开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;

上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

上述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

上述第1控制开关、第2控制开关、第1箝位开关、以及第2箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

实施例六

太阳城集团根据本发明实施例,提供了一种高升压电路的第二种结构。如图2所示,变换器单元包括变换器,以及配合连接在变换器的原边与副边之间的第1至第n变压器;第1至第n变压器,用于将变换器的原边与副边进行隔离,和/或,用于实现升压;第1至第n变压器的原边线圈并联后,与变换器的原边连接;第1至第n变压器的副边线圈串联后,与变换器的副边连接;n为自然数。

太阳城集团与图1所示的结构相类似,图2所示的结构为同一个变换器内部使用多个变压器原边并联、副边串联的结构。 

对于图2,我们可以让一个反激电路使用两颗变压器,原边并联,副边串联,其主要目的是降低单颗变压器处理的功率,降低单颗变压器上的线损耗和磁芯损耗,提高变压器的效率,直接效果是提高变换器的效率,减少变压器体积。 

实施例七

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图5所示,当n=2时,变换器包括有源箝位反激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

太阳城集团上述有源箝位反激变换器,包括功率半导体开关、箝位开关、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、变压器漏感或额外添加的电感、箝位电容、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容、第2输出电容、以及与的体二极管或额外的并联二极管与;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,经箝位电容后,与箝位开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;依次经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与箝位开关的源极、的体二极管或额外的并联二极管的阳极、功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

太阳城集团上述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;

上述功率半导体开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;箝位开关的栅极,用于输入占空比为的脉冲信号;

上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团上述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团上述功率半导体开关、以及箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

实施例八

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图7所示,当n=2时,变换器包括正激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述正激变换器,包括功率半导体开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出滤波电容、第2输出滤波电容、第1输出整流二极管、第2输出整流二极管、第1输出滤波电感、第2输出滤波电感、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

太阳城集团上述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

太阳城集团上述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;功率半导体开关的栅极,均用于输入脉冲信号;

上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第1输出整流二极管的阴极连接,并依次经第1输出滤波电感及第1输出滤波电容后、与第1输出整流二极管的阳极及第1变压器T1副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,与第2输出整流二极管的阴极连接,并依次经第2输出滤波电感及第2输出滤波电容后、与第2输出整流二极管的阳极及第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团上述第1输出整流二极管的阳极,经第2输出滤波电感后与第2输出整流二极管的阳极连接;第1输出滤波电感与第1输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出滤波电感与第2输出滤波电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

上述功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

图7为图5在仅用变压器实现升压功能的扩展实施例。在图7中所提到使用正激变换器来实现这样的原边并联而副边串联的高升压电路,同样可以用多个正激变换器或多个变压器组合来实现,只是需要根据元器件的综合成本和效率规格来整体考虑。 

实施例九

太阳城集团根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图9所示,当n=2时,变换器包括反激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

太阳城集团上述反激变换器,包括功率半导体开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容、第2输出电容、以及的体二极管或额外的并联二极管;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与功率半导体开关的漏极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阴极连接;

上述直流输入电压的第2连接端,与功率半导体开关的源极、以及的体二极管或额外的并联二极管的阳极连接;功率半导体开关的栅极,用于输入脉冲信号;

太阳城集团上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

太阳城集团上述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团上述功率半导体开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

实施例十

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图11所示,当n=2时,变换器包括低端箝位反激变换器,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

太阳城集团上述低端箝位反激变换器,包括控制开关、箝位开关、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、箝位电容、第1输出二极管、第2输出二极管、第1输出电容与第2输出电容;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,经变压器漏感或额外添加的电感、以及并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与控制开关的控制端连接,并经箝位电容后与箝位开关的控制端连接;

太阳城集团上述直流输入电压的第2连接端,与控制开关的固定端、以及箝位开关的固定端连接;

太阳城集团上述控制开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;箝位开关的控制端,用于输入占空比为的脉冲信号;

太阳城集团上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,经第1输出电容后与第1变压器T1副边线圈的第2连接端、以及第2输出二极管的阴极连接;

太阳城集团上述第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第2输出二极管的阴极,经第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的第2连接端连接;

上述第1输出二极管与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2输出二极管与第2输出电容的公共端为直流输出电压的第2端子;

上述控制开关、以及箝位开关,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

实施例十一

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图12所示,当n=2时,变换器包括硬开关全桥电路,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述硬开关全桥电路,包括第1至第4控制开关-、第1至第4整流二极管-、变压器漏感或额外添加的电感、第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感、以及滤波电容;其中:

上述直流输入电压的第1连接端,与第1控制开关的控制端及第2控制开关的控制端连接;直流输入电压的第2连接端,与第3控制开关的固定端及第4控制开关的固定端连接;

太阳城集团上述变压器漏感或额外添加的电感的第1连接端,与第2控制开关的固定端及第3控制开关的控制端连接;变压器漏感或额外添加的电感的第2连接端,经并联的第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感与第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感后,与第1控制开关的固定端及第4控制开关的控制端连接;

上述第1变压器T1的原边线圈,并联在第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;第2变压器T2的原边线圈,并联在第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的两端;

太阳城集团上述第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1整流二极管的阳极及第4整流二极管的阴极连接;第1变压器T1副边线圈的第2连接端,与第2变压器T2副边线圈的第1连接端连接;第2变压器T2副边线圈的第2连接端,与第2整流二极管的阳极及第3整流二极管的阴极连接;

上述第1整流二极管的阴极及第2整流二极管的阴极,经滤波电容后,与第3整流二极管的阳极及第4整流二极管的阳极连接;滤波电容的两端为直流输出电压的第1端子与第2端子;

上述第1至第4控制开关-,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

太阳城集团基于图11,单纯考虑使用变压器的原边并联副边串联来降低原边电流和减少副边电压,还可以扩展为如下的一大类隔离型的DC/DC变换器,如图12所示硬开关全桥电路。图12的原边还可以工作于移向全桥模式,主要的核心还是变压器结构可以降低变压器损耗。 

实施例十二

太阳城集团与上述实施例不同的是,如图13所示,本实施例的高升压电路,还包括谐振电容,所述谐振电容连接在变压器漏感或额外添加的电感、与第1变压器原边励磁电感或者额外并联的电感及第2变压器原边励磁电感或者额外并联的电感的公共端之间。图13为LLC电路在图2所示结构中应用实施例。

实施例十三

根据本发明实施例,提供了一种高升压电路。如图14所示,当n=2时,变换器包括Push-Pull推挽电路,第1至第n变压器包括第1变压器T1与第2变压器T2;

上述Push-Pull推挽电路,包括第1至第2控制开关-、第1至第4输出二极管-、第1至第2输出电感-、以及第1至第2输出电容-;其中:

太阳城集团上述直流输入电压的第1连接端,与第1变压器T1原边线圈的中心抽头及第2变压器T2原边线圈的中心抽头连接;直流输入电压的第1连接端,与第1控制开关的固定端及第2控制开关的固定端连接;

上述第1控制开关的控制端,与第1变压器T1原边线圈的第1连接端及第2变压器T2原边线圈的第1连接端连接;第2控制开关的控制端,与第1变压器T1原边线圈的第2连接端及第2变压器T2原边线圈的第2连接端连接;

上述第1变压器T1副边线圈的第1连接端,与第1输出二极管的阳极连接;第1输出二极管的阴极,与第2输出二极管的阴极连接,并经第1输出电感、第1输出电容及第2输出电容后与第2变压器T2副边线圈的中心抽头连接;第1变压器T1副边线圈的第2连接端,与第2输出二极管的阳极连接;第1变压器T1副边线圈的中心抽头,与第1输出电容及第2输出电容的公共端连接;

上述第2变压器T2副边线圈的第1连接端,与第3输出二极管的阳极连接;第3输出二极管的阴极,与第4输出二极管的阴极连接,并经第2输出电感后与第1输出电容及第2输出电容的公共端连接;

上述第1输出电感与第1输出电容的公共端为直流输出电压的第1端子,第2变压器T2副边线圈的中心抽头为直流输出电压的第2端子;

太阳城集团上述第1至第2控制开关-,至少包括金属氧化物场效应晶体管MOSFET、绝缘栅极双极型晶体管IGBT与二极管中的至少一种。

太阳城集团在上述各高升压电路实施例中,将这种电路的低压侧使用并联连接,而高压侧使用串联连接,低压侧的并联可以分流,而高压侧的串联可以降压,有效的降低了单个变换器处理的功率,可以减少损耗,分散热量,增加电路的可靠性,降低成本,提高效率,在一些需要用到高升压电路的场合有很大的好处,比如说太阳能微型逆变器与车载逆变器等。 

太阳能逆变器实施例

根据本发明实施例,如图15所示,提供了一种基于上述高升压电路实施例的太阳能逆变器。在本实施例中,太阳能逆变器至少包括基于高升压电路的高升压变换器、全桥逆变模块、驱动器、带有最大功率点跟踪MPPT功能的逆变器控制器、连接在所述逆变器控制器输入端的太阳能电池板、以及电网侧电压源,其中:

太阳城集团上述高升压变换器的输入端,与太阳能电池板连接;高升压变换器的输出端,依次经驱动器及全桥逆变模块后,与电网侧电压源并联,并输出并网电流的有效值至电网;

上述逆变器控制器,用于提供输出电流的控制参考值,使得逆变器输入端连接的太阳能电池板工作在最大功率点。

太阳能电池系统实施例

根据本发明实施例,如图16所示,提供了一种基于上述高升压电路实施例的太阳能电池系统。在本实施例中,太阳能电池系统至少包括发电装置、基于高升压电路的高升压变换器、全桥逆变模块、驱动器、带有最大功率点跟踪MPPT功能的逆变器控制器、以及电网侧电压源和/或电器设备,其中:

太阳城集团上述发电装置的输出端,分别与高升压变换器及逆变器控制器连接;逆变器控制器经驱动器后,分别与高升压变换器及全桥逆变模块连接;高升压变换器与全桥逆变模块连接;全桥逆变模块的输出端,与电网侧电压源和/或电器设备并联。

太阳城集团在上述实施例中,发电装置,至少包括并行设置的太阳能组件1与辅助电源。 

最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。 

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