功率解耦交错反激式微逆变器设计与优化

"本文介绍了一种新型的交错反激式微逆变器设计，该设计采用了功率解耦技术，提高了转换效率。系统由交错反激式变换器、DC/AC逆变电路和LC滤波电路构成，其中低容值、高寿命的薄膜电容并联在直流母线上以提升效率。通过详细分析拓扑结构和工作模式，并进行了MATLAB仿真及250W样机实验，验证了其高效性能，最大转换效率达到90.6%。这种微逆变器适用于光伏并网发电，尤其在微型逆变器领域具有较高的应用价值，因其抗阴影能力强、体积小、效率高等优点。" 交错反激式微逆变器是一种在光伏并网发电系统中常用的逆变器类型，它通过两个交错工作的反激式变换器来增加输出功率和减小电流纹波。传统的微型逆变器在面对局部阴影或不同组件功率不匹配的情况时，效率可能会下降，而交错反激式设计则能有效解决这些问题。 在提出的新型设计中，功率解耦技术是关键创新点。通过在直流母线两端并联两个薄膜电容C1和C2，可以在不同工作模式下分担功率，降低功率开关管上的电压应力。在模式Ⅰ中，当光伏阵列输出功率超过逆变器需求时，多余的能量被用于充电；在模式Ⅱ中，当光伏阵列输出不足时，存储在电容中的能量被释放出来补充功率，确保稳定供电。 电路的工作原理基于反激式变换器的两种模式。在模式Ⅰ，光伏阵列的多余能量充电到解耦电容；在模式Ⅱ，电容释放能量，与光伏阵列共同供电。通过精确控制开关管S1-S4的开关时刻，可以实现电容的充放电管理，从而优化能量转换和减少电压应力。 在分析和验证环节，MATLAB仿真被用来模拟系统的运行，以验证设计的有效性。此外，实际构建的250W样机进行了实验测试，实验结果证实了新型逆变器的高效性能，最大转换效率高达90.6%，这显示了设计的优越性和实用性。 这种新型交错反激式微逆变器设计结合了功率解耦技术，显著提升了系统的转换效率，降低了元器件的应力，且易于实现，是未来光伏并网发电系统中的一个重要发展方向。其在提高整体系统效率和可靠性的同时，也为小型化、分布式能源系统提供了新的解决方案。