【導讀】熟悉逆變器設計的工程師都知道，要想設計出最劃算、性?xún)r(jià)比最高的變壓器，最明智的選擇就是使用IGBT，使用IGBT的非線(xiàn)性特性能夠使得導通壓降增加緩慢，從而大幅度降低了變壓器損耗，有效地提升逆變效率。本文就來(lái)由專(zhuān)家詳細講解高逆變效率的拓撲和技術(shù)。
單相無(wú)變壓器式光伏逆變器拓撲
拓撲結構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(xiàn)不超過(guò)500V，單相輸出的拓撲結構。
這個(gè)功能（圖1）可以通過(guò)以下的原理圖實(shí)現（圖2）。
圖2單相無(wú)變壓器式光伏逆變器原理圖
Boost電路通過(guò)對輸入電壓的調整實(shí)現最大功率點(diǎn)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M(jìn)OSFET進(jìn)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(lái)設計光伏逆變器，因為把圖2拓撲結構上的所有器件集成到一個(gè)模塊里面是因為這樣更加方便，安裝起來(lái)更加可靠。
對于電源模塊的設計，設計者必須首先保證，直流母線(xiàn)環(huán)路低電感的設計。為了實(shí)現這個(gè)目標，必須同時(shí)降低模塊內部和外部的寄生電感。為了降低模塊內部的寄生電感，必須優(yōu)化模塊內部的綁定線(xiàn)，管腳布置以及內部走線(xiàn)。為了降低模塊外部寄生電感，必須保證在滿(mǎn)足安全間距的前提下，Boost電路和逆變橋電路的直流母線(xiàn)正負兩端盡量靠近。
開(kāi)關(guān)管在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，綁定線(xiàn)的寄生電感會(huì )造成驅動(dòng)電壓的降低。從而導致開(kāi)關(guān)損耗的增加，甚至開(kāi)關(guān)波形的震蕩。在模塊內部，通過(guò)給每個(gè)開(kāi)關(guān)管配置專(zhuān)有的驅動(dòng)管腳（直接從芯片上引出），這樣就可以保證在驅動(dòng)環(huán)路中不會(huì )有大電流流過(guò)，從而保證驅動(dòng)回路的穩定可靠。這種解決方案目前只有功率模塊可以實(shí)現，單管IGBT還做不到。
本文針對一款高逆變效率的變壓器拓撲進(jìn)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(shí)現逆變效率的提高。讀者們可以在閱讀過(guò)本文之后試著(zhù)舉一反三，相信會(huì )有意想不到的收獲。
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