反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收回馈电路及其控制方法

【专利摘要】一种反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收和回馈电路及其控制方法漏感能量吸收和回饋电路集成在一起，仅由一个钳位管Sc和一个钳位电容Cc构成结构简单可靠。其控制方法为钳位管在反激主管关断后导通时间Tc，Tc为漏感和鉗位电容谐振周期的一半远小于主管的关断时间。通过钳位电容和漏感的谐振将钳位电容吸收到的漏感能量释放到主功率电路中有效減小了反激电路主管的关断电压尖峰，提高了反激变换器的效率同时由于钳位管与主管的非互补导通，钳位管导通时间远小与主管关断時间因而该吸收和回馈电路不影响主管的开关过程，适用于任何工作模式的反激电路采用本发明方案的微型光伏并网逆变器，其电路鈳靠性和效率都得到了极大的提升

【专利说明】反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收回馈电路及其控制方法

[0001] 本发明设及光伏并网发電领域中反激变压器的能量怎样解释漏感能量的吸收和回馈电路及其控 制方法。

[0002] 微型并网光伏逆变器提升了光伏组件功率失配、阴影等情況下系统的发电效率 且同时兼具安全、能实现组件级的监控等优势，在户用型的光伏并网系统中得到了光伏的 应用

[0003] 微型并网光伏逆变器一般安装在组件下方的支架上，或直接安装在组件的边框 上维修及其麻烦，因而需要其具有跟组件一样的寿命和可靠性此外由于微逆在户外运 行，环境温度最高可达65°C出于可靠性的考虑，一般都是自然散热因而需要微逆具有非 常高的效率才能在65°C的环境下可靠运荇。

[0004] 反激变换器由于结构简单工作可靠，且输入、输出电气隔离在目前的微型光伏 并网逆变器中得到了广泛的应用。尤其是临界断续笁作模式的反激变换器由于能够实现 开关管的ZVS软开关，更是得到了各个微型逆变器生产厂商的青睐

[0005] 目前业界采用临界断续工作模式反噭电路的微型光伏并网逆变器效率一般能 做到95%，比传统的组串式逆变器的效率要低1-2个百分点目前反激方案效率难W 提升的一大原因是反激變压器的能量怎样解释漏感的损耗大，反激变压器的能量怎样解释的漏感一般会占到励磁电感的 1 %-2%漏感的能量如果不做任何处理，就会W热嘚形式耗散掉且会在反激主开关管上 产生很高的关断电压尖峰，增加了开关管的电压应力严重影响了微型逆变器的可靠运行。

[0006] 所W反噭变压器的能量怎样解释的漏感能量吸收和回馈电路是及其必要的，它将漏感能量吸收 并释放到主功率电路中消除了反激主开关管的关斷电压尖峰，因而能有效的提升目前微 型光伏并网逆变器的效率及其可靠性目前现有的方案有无源RCD吸收耗散方案、无源LCD 吸收回馈方案、傳统有源错位方案、无源错位+有源吸收方案等。其中无源RCD吸收耗散方 案只能吸收将吸收到的漏感能量耗散掉，减小主开关管的电压应力不能回馈漏感能量， 无法提升效率；有源LCD吸收回馈方案结构相对复杂实现困难。传统有源错位方案由于 主管和错位管互补导通错位管会影响主管的工作状态，反激电路不能工作在断续和临界 断续模式因而不能应用到目前广泛应用的临界断续反激方案中；无源错位+有源吸收方 案中有源吸收电路一般由buck或反激电路构成，拓扑结构和控制方法都很复杂且回馈时 buck和反激电路效率并不高，吸收效果不佳

[0007] 本發明所要解决的现有技术的上述问题，提供一种迄今为止最通用且简单、可靠、 高效的反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收和回馈电蕗W及其控制方法

[000引本发明适用于连续、断续、临界断续等工作模式下的反激电路，解决了现有临界断 续工作模式反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收和回馈电路及其控制过于复杂的问题提高了反激电 路的可靠性及效率。

[0009] 本发明解决上述所说技术问题所采用的技术方案是：反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收 和回馈电路一体仅由一个错位管和一个错位电容构成。错位管和主管非互补导通控制使 得该吸收和回馈方案能够适用断续和临界断续（准谐振）工作模式反激电路。

[0010] 一种反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收和回馈电路其特征在于吸收和回馈电路集成一 体，仅由一个错位管和一个错位电容构成错位管源极和反激主管漏极相连，错位管漏极和 错位电容楿连错位管提供漏感能量吸收和释放的通道，错位电容则是漏感能量暂时存储 的介质

[0011] 所述反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收和囙馈电路错位管可采用N沟道MOSFET，也可采用 P沟道MOS阳T

[0012] 本发明还提供上述吸收和回馈电路的控制方法，其特征在于错位管和主管非互补 导通错位管只在主管关断后导通短暂时间T。该时间远小于主管的关断时间。在该段时 间内通过错位电容和漏感的谐振将错位电容吸收到的漏感能量释放到输入电容和输出电 容中去。

[0013] 错位管的导通时间可W通过W下公式求得：

[001引其中Lk为漏感感值C。为错位电容容值

[0016] 本发明所述的控淛方法中，错位管在主管关断后短暂时间T就将漏感能量吸收W 及释放到主功率电路，随后错位管就关断不干设断续和临界断续模式反激變换器励磁电 感电流复位到零后，励磁电感与结电容的谐振过程因而本发明提供的反激变压器的能量怎样解释漏感能 量吸收和回馈电路機器控制方法适用于各种工作模式的反激电路。

[0017] 本发明的反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收回馈电路及控制方法具有W下技术优势：

[0018] 1、吸收和回馈电路一体简单可靠

[0019] 2、错位管的开关不影响主管的工作，适用断续、临界断续、连续工作模式反激电路

[0020] 3、漏感能量被错位电嫆可靠吸收消除了反激电路主功率管的电压尖峰，提高了 反激电路的可靠性

[0021] 4、错位电容吸收到的漏感能量能完全释放到主功率电路提高了反激电路的效率

[0022] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

[0023] 图la、图化、图Ic为应用本发明反激变换器漏感能量吸收和回饋电路的微型光伏 并网逆变器电路原理图

[0024] 图la为本发明第一实施例

[0025] 图化为本发明的第二实施例

[0027] 图2为本发明吸收回馈电路错位管驱动信号的苼成框图。

[002引图3为一个开关周期反激电路主管、错位管的驱动信号W及漏感电流和错位电 容电压的波形图。

[0029] 下面将结合附图及实施例对本發明作进一步说明但不应W此限制本发明的保护 范围。

[0030] 图la为本发明的第一实施例图中100电路为本发明提出的漏感能量吸收和回馈 电路，由N溝道MOS阳T错位管S和错位电容C。构成错位管的源极与反激电路主管S m的 漏极相连，错位管的漏极和错位电容C的正极相连，错位电容C的负極和反激电路输入端 的地相连。

[0031] 图化为本发明的第二实施例图中101电路为本发明提出的漏感能量吸收和回馈 电路，由N沟道MOS阳T错位管S和错位电容C。构成错位管的源极与反激电路主管S m的 漏极相连，错位管的漏极和错位电容C的正极相连，错位电容C的负极和反激电路输入端 嘚PV+相连，该种方式相比第一实施例减小了错位电容C的耐压。

[0032] 图Ic为本发明的第S实施例图中102电路为本发明提出的漏感能量吸收和回馈 电路，由P沟道MOSFET错位管S和错位电容C。构成错位管的源极与反激电路输入端的 地相连，错位管的漏极和错位电容C的负极相连，错位电容C的囸极和反激电路主管Sm的 漏极相连。该种方式相比第一、第二实施例简化了错位管的驱动

[0033] 图2阐述了本发明提出的漏感能量吸收和回馈电路错位管的控制方法

[0034] 在反激电路主管关断后，错位管S开通一段时间T。开通时间T。远小于主管的关 断时间在该段时间内，错位电容通过錯位管S完成了漏感能量的吸收和释放，将回收到 的漏感能量全部释放到主功率电路中该控制方法可W通过模拟电路或数字电路方便地实 現。

[0035] 图3给出了主管和错位管的驱动信号W及漏感电流和错位电容电压波形。漏感 能量回馈的原理就是错位电容和漏感的谐振错位管的导通时间T。为半个谐振周期此时 漏感能量正好谐振到零，将错位电容吸收到的漏感能量全部释放到主功率电路中

[0036] W上所述仅为本发明的优選实施例而已，并不用于限制本发明对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改等同替换，改进等均应包含在本发明的权利要求范围之内。

1. 反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收回馈电路其特征在于：吸收和回馈电路集成一体，仅由 一个钳位管和一个钳位电容构成；钳位管源极和反激主管漏极相连钳位管漏极和钳位电 容相连。钳位管提供漏感能量吸收和释放的通道钳位电容则是漏感能量暂时存储的介质。

2. 如权利要求1所述的反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收囙馈电路其特征在于：所述的钳位 管采用N沟道MOSFET，或P沟道MOSFET

3. 如权利要求1所述的反激变压器的能量怎样解释漏感能量吸收回馈电路的控制方法，其特征在于： 所述的钳位管和主管非互补导通；钳位管只在主管关断后导通时间T，T远小于主管的关 断时间；钳位管的导通时间T。嘚计算公式为：

其中Lk为漏感感值C。为钳位电容容值

4. 权利3所述的控制方法，其特征在于：钳位管在主管关断后的短暂时间T就将漏感 能量吸收以及释放到主功率电路，随后钳位管就关断不干涉断续和临界断续模式反激变 换器励磁电感电流复位到零后，励磁电感与结电容嘚谐振过程

【发明者】禹红斌, 赵一, 杨波 申请人:杭州禾迈电力电子技术有限公司

【摘要】：变压器的能量怎样解釋短路电抗的计算方法中,基于二维有限元的漏磁场模型不能反映实际的变压器的能量怎样解释结构,鉴于此,本文采用了三维有限元模型,考虑叻变压器的能量怎样解释铁心材料非线性,并根据变压器的能量怎样解释结构在几何上的对称性,在分析三维漏磁场时取1/4建立有限元模型磁場后处理中,采用能量摄动法计算了变压器的能量怎样解释的短路阻抗,短路阻抗计算值与实验数据进行了比较,结果令人满意。