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【世说知识】光伏微逆变电路的逆变全桥典型拓扑分析

03-16 176浏览量

 

 

 

前述文章,光伏微逆变器应用中的拓扑及工作原理分析, 简要分析了微逆变电路的DC/DC部分拓扑,接着上文,本文我们简要分析一下逆变部分的电路拓扑,这样就会有一个完整的拓扑分析过程。


 

逆变部分主要是一个全桥拓扑,全桥电路是连接在反激变换器输出端的,而且全桥电路针对反激变换器输出的整流电压,对它进行展开变换,用于控制到电网的功率流向。

图1为全桥展开电路的MOSFET的隔离驱动电路,下面电路用到了MCP14E4-E/SN这个双输出驱动芯片。

图1.全桥展开电路的驱动电路

图2.全桥展开电路的驱动电路隔离部分

接下来重点介绍一下这个驱动电路的特点和功能。为了保持控制器和高压交流电路之间的电气隔离,门级驱动变压器用于驱动高边和低边的MOSFET, 这里采用高频228kHz,固定占空比50%的驱动信号来驱动门级变压器,为了避免门级驱动变压器磁饱和,陶瓷电容在串联回路上,放在驱动IC输出和门级驱动变压器之间,这些电容除去了直流偏置分量,将使用6V驱动信号驱动MOSFET.

在驱动变压器输出端是低通滤波器,产生纯DC电压以2倍母线频率驱动全桥的MOSFET,为了减小器件开关损耗,所以MOSFET开关是在电压或电流的过零点处切换。这里说一下门级放电的特别之处,光耦跨过全桥MOSFET的门源级,去建立一个快速的放电路径,当MOSFET关断的时候,如果没有这个光耦放电路径,唯一给门级电压放电的通路就是门源级下拉电阻,全桥展开电路显示在图3所示。

图3.全桥展开电路结构

这里可以看到门级驱动通过驱动变压器进行隔离驱动,而同时通过光耦隔离电路产生门级快速放电通路。

全桥展开电路的运行波形显示于图4,在一个AC半周期,PWM3H开关,驱动一个展开电路的桥臂,Q2和Q5,当AC电压接近0时,PWM3H不工作,光耦使能OPTO_DRV1, 在另一个AC半周期,PWM3L驱动MOSFET  Q3和Q4,工作原理类似。从图示上看当在AC电压开始阶段,PWM波形是使能的,输出电压从0开始。

图4.逆变电路驱动波形

由于输出交流电压,EMI电路是必不可少的部分。这里有一个EMI滤波器连接到全桥展开电路输出端。具体而言,EMI滤波器由共模电感L6, 共模电容C48, C52, 差模滤波器C51和L4, L7组成。滤波器使用现成的器件的合适降额来设计,在EMI滤波器输出是一个430V的压敏电阻,跨过L和N端起到保护的作用,主要是瞬态电压尖峰保护的作用,在压敏电阻之后是两个保险丝,一个在AC的L线路径上,另一个是在N线路径上,最后一个元件串联在保险丝上是一个铁氧体磁珠,接下来是输出端连接器,铁氧体磁珠帮助抑制高频分量。EMI滤波器的电路图如图5所示。

图5.逆变器输出EMI电路

这里也顺便解释一下什么是压敏电阻,MOV金属氧化物压敏电阻是以氧化锌ZnO为主要成分,它是一个非线性电阻,类似于一个有阈值的开关。这种电阻的特点是浪涌电流耐量及非线性系数非常大,在阈值电压以下时,其阻抗非常大,无电流通过。当超过阈值电压时,其两端电阻降低相当于短路,可以在上面泄放大电流,所以它可以作为电子电路的保护器件,可以对异常电压如雷击浪涌电压进行吸收。

以上就是微逆变电路中,逆变全桥及EMI滤波器部分的主要电路的基本组成及功能。

 

原文转自原厂技术专家

 

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