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光伏微型逆变器辅佐电源的变压器规划

摘要:在光伏微型逆变器中需要给控制板,继电器,散热风扇,电流采样器以及驱动小板等供应不同电压和不同功率的直流电源,本文设计了从光伏板取电的一个多路输出的高频变压器。原负边的线圈采用了三明治叠绕的方法,

摘要:在光伏微型逆变器中需求给操控板,继电器,散热电扇,电流采样器以及驱动小板等供给不同电压和不同功率的直流电源,本文规划了从光伏板取电的一个多路输出的高频变压器。原负边的线圈选用了三明治叠绕的办法,以此来削减漏感,而且对辅佐电源的电流反应和电压反应环节进行了规划,确保空载与满载下都有安稳的输出,最终,建立了电路,对光伏微型逆变器进行供电与调试。由于选用电流与电压双环操控负载调整率更低,对试验波形进行剖析并验证了规划方案可行性。

光伏发电是种洁净的动力,高频变压器在光伏微型逆变器中起着能量转化和传递的效果,因而在这个进程中的转化功率是衡量高频变压器规划好坏的关键因素之一。但是高频反激变压器具有能量转化功率高,能够完成多路输出,是光伏微型逆变器辅佐电源抱负拓扑的挑选。

本文在介绍高频反激变压器规划原理的基础上。首要,依据输入输出问的电流,电压,功率,传递功率以及作业形式,推导出所选变压器磁芯,和原副边的绕线匝数和股数以及电感量。然后,由电流反应回路核算出检流电阻值,以及光耦反应环节的分压电阻和补偿电阻值与电容值,选用了传递函数和伯德图的剖析办法。最终,使用ATLAB/simu link软件进行了仿真;一起,建立了由这款变压器组成的电源模块在光伏微型逆变器中试验,对仿真成果进行验证。试验成果表明,所规划高频反激变压器满意光伏微型逆变器的需求。

1 光伏微型逆变器结构

图1为光伏微型逆变器的结构,在光伏微型逆变器内,由于辅佐电源起到给体系供给三路不同电压输出的效果,所以这三路输出的功率改变时要确保其输出电压不能有太大的改变,这样才干有利于体系安稳的作业。此外,辅佐电源的变压器规划和绕制办法对体系的功率与安稳也有重要影响,因而,辅佐电源的变压器规划需求理论核算和软件仿真以及试验调试来确保其高效安稳的作业。

a.jpg

2 辅佐电源的变压器规划

2.1 规划条件

输入电压规模:(光伏板)35~60 Vdc。

规划输出电压:(+15 V,+12 V,HF.POWER)。

最大输出功率为:Pout=40 W。

改换功率为:Eff=0.8。

变压器作业在不接连形式。

%&&&&&%挑选UC3845,最大占空比Dmax=0.55。

开关频率为:fs=40 kHz。

2.2 规划进程

1)变压器磁芯原料的挑选

选用铁氧体原料TDK PC40,该原料的基本参数如下表。

b.jpg

TDK PC40相关参数,其间:Bs=390mT@100degree,Br=55mT@100degree,deltaB=390-55=335mT。

当作业频率为40 kHz时分,取80%的饱满值,335*0.8=268mT。

2)变压器磁芯尺度的核算

依据AP=AW*Ae=(Pt*10000)/(2△B*fS*J*Ku),其间,Aw是变压器窗口面积,Ae是磁芯横截面积,视在功率Pt=Pout/Eff+Pout,电流密度J=400A/cm^2,绕组系数Ku=0.4,则有:

Ap=[(40/0.8+40)*10000]/(2*0.268*40*1000*400*0.4)=0.2624cm^4,挑选EI25立式(5+5)其间Ae=41mm^2,Aw=77.12mm^2,Ap=0.3165cm^4。

3)核算输入功率及输入电流

Pin=Pout/Eff=40/0.8=50W,Iin=Pin/Vi=50/35=1.43A。

4)核算原边电感值

在最小输入电压(35 V)时,作业在不接连形式的临界状态(这样既能够确保电路在任何时分都作业在不接连形式,又能最大地使用占空比),此刻D=0.55,△I=Iin*2/D= 1.43*2/0.55=5.2A.电感经历系数Ks=1.8。

L=Vi*D/(△I*fs*Ks)=35*0.55/(5.2*40*1000*1.8)=51.4 uH

5)核算原边绕组匝数Np

在最大输入电压60 V时,Ton=0.55*1/40000Hz=13.75μs,电阻系数Rs=0.19ohm,D=L*fs/Vin*Rs=51.4*le-6*40*le3/(60*0.19)=0.1804,由E=NBA/D=>Np=D*Vi/(B*Ae*fs*K),磁芯系数K=0.9,Np=0.33*60/(0.268*41*le-6*40*le3*0.9)=50.0546Ts,取整50Ts。

6)核算偏置绕组匝数Np2和Ns2

Vout=15.7+0.8=16.5V,Vin*D=(Np/Ns)*Vout*(1-D)=>Np1/Np2=Vin*D/Vout*(1一D)=35*0.55/(16.5。0.45)=2.6,Np2=50/2.6=19.23Ts,取Np2(+15V)=19 Ts。Np1/Ns2=Vin*D/[Vs2*(1-D)]=35*0.55/(13.5*0.45)=3.17

Ns2=50/3.17=15.7729Ts,取Ns2(+12V)=16Ts。

c.jpg

3 仿真及试验验证

为了验证以上的理论规划,使用Matlab/simulink软件构建了一个仿真模型,规划三路输出,得到了仿真波形。一起,还建立了什物测波形与仿真波形比照。其间图2是15 V,12 V的两路输出和驱动信号Ugs;图3中的1通道是副边15 V的输出;2通道是驱动信号Ugs;3通道是原边电流。

d.jpg

e.jpg

4 定论

本文环绕变压器作业原理,首要依据磁芯手册的参数和AP法来核算磁芯的尺度,然后挑选适宜的磁芯,然后依据原副边的功率改换联系来核算原副边的匝数和股数,最终使用Matlab/Simulink渠道对剖析推导进行了仿真;一起,建立试验渠道对仿真成果进行验证。试验成果表明,经过三明治绕法和反应回路合理的规划,能够较好地完成低损耗和安稳输出的方针。

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