基于LLC隔離的光伏并網逆變器設計方案

　　式中：Ui 為輸入電壓；T 為開關周期；Ts 為Lr 和Cr 諧振時的諧振周期。從式中可以看出，當T = Ts 即fr = fs 時這種情況下［ t1 - t2 ］階段和［ t4 - t5 ］階段將不存在，諧振電流是純粹的正弦波，副邊整流電路輸出電流臨界連續，均方根值最小，開關管導通損耗最小，電路效率最高［8］。所以，當LLC電路工作在諧振頻率時，效率最高。本文中LLC電路的主要作用就是隔離，在保證隔離的基礎上要使效率最高，因此本文中使開關管的開關頻率等于諧振頻率。

　　3 最大功率點跟蹤控制策略

　　3.1 最大功率跟蹤基本原理

　　太陽能電池是一種非線性直流電源，它的輸出受太陽光照條件的和溫度等環境影響非常大。在一定太陽照度和一定結溫的條件下，當光伏電池的端電壓（電流）發生變化時，其工作點也會沿著曲線變化。但是，一定會存在一個點，使得太陽能電池輸出的功率最大。這一點就被稱為最大功率點，尋找這一最大功率點的技術就被稱為最大功率跟蹤技術（Maximum Power Point Track-ing，MPPT）。

　　在常規的線性系統電氣設備中，為了獲得最大功率需要使負載的電阻等于電源內阻。但太陽能電池是一個非線性電源，它的內阻受環境影響而不斷變化，為了進行負載電阻匹配從而獲得最大功率，就需要不斷調整負載阻值。DC-DC變換器的等效電阻跟開關管的工作狀態有關，因此可以通過調節它的占空比來改變它的等效電阻，使它的等效阻值一直等于太陽能電池的內阻，這樣就可以使太陽能電池一直工作在最大功率點。

　　這就是光伏并網逆變器最大功率跟蹤的基本原理。

　　3.2 最大功率跟蹤算法

　　目前常用的最大功率跟蹤算法主要有恒定電壓跟蹤法、擾動觀察法、電導增量法等幾種，其中電導增量法以優良的跟蹤性能倍受青睞。下面簡單介紹其工作原理。圖4是太陽能電池特性曲線圖。由圖可以看出，在最大功率點的時候功率曲線斜率為0，即功率P 對電壓V 的導數為0，所以有dPdU =0，又因為P=UI，所以：

　　由上式可知，當輸出電導的變化量等于輸出電導的負數時，太陽能電池工作在最大功率點。具體實現方法是：通過檢測太陽能電池的輸出電壓和電流，根據上一個采樣周期電壓和電流的值計算出變化量；然后判斷電壓的變化量是否為零。若為零，再判斷電流的變化量是否為零，若都為零，則表示阻抗一致，則參考電壓Vref不變，占空比不變。若電壓變化量為零，電流變化量不為零，則表示光照強度有變化，根據電流的變化方向來決定擾動方向。當電壓變化量不為零時，判斷是否符合上式，若符合，表示在最大功率點。若電導變化量大于負電導值，則表示功率曲線斜率為正，功率點在最大功率點左側，需要增大Vref ，反之需要減小Vref 。

　　4 結語

　　本文鑒于傳統光伏并網逆變器使用工頻變壓器進行隔離的不足而提出了一種利用半橋LLC串聯諧振電路進行隔離的光伏并網逆變器設計方案，該設計方案通過將傳統變壓器隔離型光伏并網逆變器和采用LLC 諧振電路隔離的光伏并網逆變器進行對比分析可知，半橋LLC 串聯諧振電路能實現開光管的零電壓開關，減小開關損耗，從而大大提高逆變器系統的轉換效率。而且LLC諧振電路體積小，重量輕，成本低，易于實現小型化和模塊化，有助于光伏并網逆變器的廣泛推廣使用，以此證實了改方案的具有很強的實用性。