Boost ZVT-PWM變換器在光伏逆變器中的應用

關鍵電路參數設計

1)濾波電感Lf 設計

ZVT Boost 的輸入電壓范圍是Uin=125V~360V， 輸出電壓Vo=360V，輸入最大電流為Iimax=15A，開關頻率fs=20kHz，boost 電路工作在連續(xù)導電模式下。由

其中ΔiL表示電感電流紋波， 取15%的電感電流紋波， 則ΔiL=2.25A，將ΔiL代入式(14),可以算出Lf=2mH，實際取2mH。

(2)輔助鉗位電容Ca設計

Ca既作為主開關管的Q1的緩沖電容， 又作為輔助開關管的緩沖電容。一般選擇在最大負載時，Vca從Vo下降到0 的時間為(2~3)tf，tf為Q1的關斷下降時間。則Ca可以由式(15)計算：

主、輔功率開關管采用fairchild 公司的IGBT FGH40N65UFD 作為ZVT Boost 電路的主開關管和輔助開關管，該開關管的最大tf=80ns。

因此，計算得Ca=10nF。考慮一定的裕量，選擇Ca為22nF/1000V。

(3)輔助電感La 設計

輔助電路只是在主開關管Q1開通的時候起作用， 其他時候停止工作。為不影響主電路的工作時間，輔助電路的工作時間不能太長，假設該時間為taa，一般可選擇為開關周期Ts的1/10，即t01+t12s/10，可得：

由于Cr是主開關管的輸出結電容，故可以忽略，上式簡化為:

實驗結果

根據以上圖2 硬件設計方案和電路參數，在相同條件下在樣機上分別進行如下兩個逆變效率測試試驗。

試驗1，DSP 控制芯片輸出PWM 驅動信號只控制主功率開關管Q1，使Q1 工作于“硬開關”狀態(tài)。在直流輸入開路電壓300V、輸入短路電流6A 下，功率分析儀測試出樣機逆變輸出效率是95%。

試驗2，DSP 控制芯片輸出兩路PWM 驅動信號分別控制主功率開關管Q1和輔功率開關管Qa， 使Q1 和Qa 分別工作工作于“零轉換”開關狀態(tài)。在直流輸入開路電壓300V、輸入短路電流6A 下，功率分析儀測試出樣機逆變輸出效率是96%。

通過上述兩個對比試驗，可以看出，本文介紹的設計方案在非隔離型光伏并網逆變器實際應用中具有主要意義，不僅能提高其逆變轉換效率，而且對有利于簡化整機熱設計。

結束語

本文介紹了一種Boost ZVT-PWM 變換器在光伏逆變器中的應用，對Boost ZVT-PWM 變換器電路拓撲結構、工作原理及關鍵電路參數設計進行詳細地敘述。理論分析和試驗結果都表明，本文提出的設計方案在光伏逆變器設計中具有重要的實際價值。