如何利用LLC谐振电路改进光伏并网逆变器

绕组极性变为上负下正，副边整流二极管D2、D3自然导通，励磁电感Lm电压被输出电压钳位，不再参与谐振。谐振电流开始以2πLrCr为周期程正弦规律减小，励磁电流线性减校t3时刻Q2零电压开通。

　　［t3 - t4］阶段：t3时刻Q2零电压开通，与第一阶段类似，Lr、Cr谐振，谐振电流以正弦形式减小，励磁电流线性减小。t4时刻谐振电流等于励磁电流。

　　［t4 - t5］阶段：t4时刻开始变压器原边电压为0，副边整流二极管全部截止，原边不再向副边提供能量，励磁电感不再被输出电压钳位，开始参与谐振。LLC谐振电流基本不变。

　　［t5 - t6］阶段：与［t2 - t3］阶段类似，电路进入死区时间，Q1、Q2全部关断，谐振电流ILr对Q1的结电容充电，当它的电压等于电源电压时，体二极管导通，变压器原边绕组极性上正下负，副边整流二极管D1、D4自然导通，励磁电感Lm电压被输出电压钳位，不再参与谐振。

　　谐振电流开始以2πLrCr为周期程正弦规律增大，励磁电流线性增大。t6时刻Q1零电压开通，开始进入下一个周期。

　　在［t1 - t2］阶段和［t4 - t5］阶段，假设谐振电流不变，设为Im，则输出电压Uo可表示为：

　　式中：Ui为输入电压；T为开关周期；Ts为Lr和Cr谐振时的谐振周期。从式中可以看出，当T = Ts即fr = fs时这种情况下［t1 - t2］阶段和［t4 - t5］阶段将不存在，谐振电流是纯粹的正弦波，副边整流电路输出电流临界连续，均方根值最小，开关管导通损耗最小，电路效率最高［8］。所以，当LLC电路工作在谐振频率时，效率最高。本文中LLC电路的主要作用就是隔离，在保证隔离的基础上要使效率最高，因此本文中使开关管的开关频率等于谐振频率。

　　最大功率点跟踪控制策略

　　最大功率跟踪基本原理

　　太阳能电池是一种非线性直流电源，它的输出受太阳光照条件的和温度等环境影响非常大。在一定太阳照度和一定结温的条件下，当光伏电池的端电压（电流）发生变化时，其工作点也会沿着曲线变化。但是，一定会存在一个点，使得太阳能电池输出的功率最大。这一点就被称为最大功率点，寻找这一最大功率点的技术就被称为最大功率跟踪技术（Maximum Power Point Track-ing，MPPT）。

　　在常规的线性系统电气设备中，为了获得最大功率需要使负载的电阻等于电源内阻。但太阳能电池是一个非线性电源，它的内阻受环境影响而不断变化，为了进行负载电阻匹配从而获得最大功率，就需要不断调整负载阻值。DC-DC变换器的等效电阻跟开关管的工作状态有关，因此可以通过调节它的占空比来改变它的等效电阻，使它的等效阻值一直等于太阳能电池的内阻，这样就可以使太阳能电池一直工作在最大功率点。

　　这就是光伏并网逆变器最大功率跟踪的基本原理。

　　最大功率跟踪算法

　　目前常用的最大功率跟踪算法主要有恒定电压跟踪法、扰动观察法、电导增量法等几种，其中电导增量法以优良的跟踪性能倍受青睐。下面简单介绍其工作原理。图4是太阳能电池特性曲线图。由图可以看出，在最大功率点的时候功率曲线斜率为0，即功率P对电压V的导数为0，所以有dPdU =0，又因为P=UI，所以：

　　由上式可知，当输出电导的变化量等于输出电导的负数时，太阳能电池工作在最大功率点。具体实现方法是：通过检测太阳能电池的输出电压和电流，根据上一个采样周期电压和电流的值计算出变化量；然后判断电压的变化量是否为零。若为零，再判断电流的变化量是否为零，若都为零，则表示阻抗一致，则参考电压Vref不变，占空比不变。若电压变化量为零，电流变化量不为零，则表示光照强度有变化，根据电流的变化方向来决定扰动方向。当电压变化量不为零时，判断是否符合上式，若符合，表示在最大功率点。若电导变化量大于负电导值，则表示功率曲线斜率为正，功率点在最大功率点左侧，需要增大Vref，反之需要减小Vref。

　　结语

　　本文鉴于传统光伏并网逆变器使用工频变压器进行隔离的不足而提出了一种利用半桥LLC串联谐振电路进行隔离的光伏并网逆变器设计方案，该设计方案通过将传统变压器隔离型光伏并网逆变器和采用LLC谐振电路隔离的光伏并网逆变器进行对比分析可知，半桥LLC串联谐振电路能实现开光管的零电压开关，减小开关损耗，从而

大大提高逆变器系统的转换效率。而且LLC谐振电路体积小，重量轻，成本低，易于实现小型化和模块化，有助于光伏并网逆变器的广泛推广使用，以此证实了改方案的具有很强的实用性。