一种大型电站式光伏并网逆变器辅助电源设计

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1、电子质量(2014第09期)一种大型电站式光伏并网逆变器辅助电源设计图1辅助电源拓扑结构2前级Buck电路的设计压至400V。前级Buck变换电路主要包括Buck主电路、启动与辅助电路，以及反馈环路。Buck变化电路如图2设计选用KA3842作为Buck变换电路的控制核所示。心，电路设计工作在80kHz的频率下。采用电压和峰值电流双环控制将450V～1000V的直流输入电压稳定降啦睡一图2Buck变换电路2．1Buck电路主拓扑结构设计450V～1000V，典型牺人力800V，设计电雎牺出￡／力常见的Buck电路，一

2、般会将开关器件放到高电压400V，最大电流输出为600mA。由此可知：侧。但由于设计输入电压较高，若采用惯用设计方案将最大占空比D雕=争0．89(1)造成开关器件驱动电路过于复杂翻。为了简化设计并规避电压值过高带来的危害，设计方案将开关器件放在低典型占空比D=0．5(2)电压侧，开关器件选用型号为FQPF4N90C的MOSFET。最小占空比D=o．4(3)(11电路参数计算与元件选择前级Buck变换电路设计电压的输入范围为27一种大型电站式光伏并网逆变器辅助电源设计电子质量(2o14第09期)足下面公式。ID×169

3、=6·76(8)≥==Ⅳ，的实际取值为7匝。式中：为电流纹波系数，一般取值0．1～0．3；为将=169代人式(6)逆运算得到电感L=12．03mH，一个周期内开关器件关断时间i为Buck电路工作频满足设计要求。电感主绕组与辅助绕组的匝数比率，取值为80kHz。，Ⅳ，28．17，计算得到辅助绕组的输出电压约为计算电感值时取最大输入电压、最小占空比，电流16．6V，考虑到输出二极管压降后输出电压约为15．6V，纹波系数取值0．2。完全满足控制芯片的供电需要。一≥02氅×0．6×80000：10mH(＼5)，2．2基于KA

4、3842的控制电路设计．故电感选择12mH。电路工作在电流控制模式下，控制芯片选用应用广(2)输入及输出电容的选择泛的~3842固定频率电流模式PWM控制器。启动电前级输入电容在满足最大输^电压的ii6j压要求外，还需流低，典型值仅为0．5mA，启动后工作电流约为15mA。要满足纹波电流要求。因此，采用两个220F／630V其启动门限电压为16V，低压锁定电压为10V。电容串联滤波，并且并联电阻进行均压设计。KA3842的启动是通过自举电阻及自举电容来实现前级电路的输出滤波电容，同时是后级电路的半桥的，即从高压母线侧

5、通过限流电阻R8对电容c6进行变换电路的输入电容。故必须采用电容串联的方式得到充电。充电电流限制在1．5mA以下，当电容c6两端电半桥变换电路所需的中心点，因此，选用两个压达到KA3842启动门限电压16V后电路自启动。为了150F／450V电容串联滤波并分压，并且分别并联防止启动瞬间产生浪涌电流和电压过冲，设计使用三极1~nF／630V的小电容来提高高频滤波能力。管Q4与电容C13实现电路的软启动。电路上电初始电f31电感的设计容两端的电压为零，即三极管基极电压为低电平时三极Buck变换电路的电感，在电路中，不仅要

6、完成变换管导通。此时，控制芯片1脚被拉至低电平，KA3842输电路储能的工作，同时还要对电路控制芯片KA3842供出的PWM占空比强制设置为零。此后，芯片8脚通过电。这就要求在电感磁芯上绕制辅助绕组，使得电感的电阻R11对电容C13进行充电至电容两段电压逐渐升整体结构类似于反激变换电路变压器。至5V，三极管Q4截止，电路完成启动。启动后，KA3842电感磁芯采用EE42／21／20，磁芯材质为PC40。其主由辅助绕组供电。在芯片管脚3和管脚4之间并联电阻要参数为：磁芯横截面面积A=235．00mm，磁芯窗口面R13与

7、C12进行斜坡补偿，防止PWM的占空比超过积A275．00mm，磁路长度L=97．80mm。最大磁通密度50％后电路发生振荡。日一在100c【=时，取值为0．3T。反馈环路是控制电路的关键，系统采用精密稳压源为了保证电感量，电感主绕组匝数要满足的公TL431与光耦PC817将Buck输出电压引入控制芯片完式为：成电压环路的控制。电流环路使用电阻R14对电流进=-168．5行取样输入到芯片管脚3中。当采样电压超过1V后，芯片自动关断PWM输出，电路进入保护状态同。式中：的单位为H；磁通摆幅△曰取值0．2T；最大峰值电流

8、取值为0．66A。的实际取值为169匝。3后级半桥变换电路设计电感的辅助绕组，在开关器件关断时对控制芯片进光伏辅助电源后级采用半桥变换电路，将直流行供电。开关器件关断后，电感主绕组两段的电压近似400V高压变换成直流24V，土15V以及一路为Buck变换电路的输出电压。且由于控制芯片的功40kHz，2o0v的交流输出。在实际应用中，24V输出将