LLC光伏并网谐振变换器的研究

赵修瑞，李锴，李又丰

（黑龙江科技大学电气与控制工程学院，黑龙江哈尔滨，150027）

0 引言

本文研究和开发了一种多串结构的大型光伏系统，并提出了一种基于积分控制的集成比例积分控制器的方法，每个串具有独立的MPPT控制器[1]，还具有模块化结构。因此，通过并联LLC谐振DC/DC变换器出输，光伏系统可以很容易地扩展到更高数量的串，系统拓扑图如图1所示。这种LLC半桥电路不仅能够吸取串联谐振还可以隔离直流，并且能够利用并联谐振减小滤波电容、电流脉动小的特点，经过对比发现，LLC型半桥电路是一种应用比较理想的DC-DC变换模型。

图1 分布式NPC光伏逆变系统拓扑结构

1 LLC谐振变换器隔离升压电路研究

1.1 光伏阵列与MPPT算法

光伏模块可以使用电压控制的电流源来建模，电压取决于温度和太阳辐射的功率。根据[2]，模型的数学方程为：

其中Ipv和i0分别是光伏和二极管饱和电流。Ns是串联电池的数量，k为玻尔兹曼常数t1，T（开尔文）是二极管pn结的温度，Q2是电子电荷。Rs和 Rsh是模块的等效串联和并联电阻，a是二极管常数因子。

为了使误差最小化，用PI控制器与这种方法相结合，如图2所示。在最大功率点，输出功率对光伏阵列输出电压的导数为零。

图2 LLC半桥谐振变换器及MPPT控制器

比例积分（PI）控制器将误差（dI/dV+I/V）降至最低，其输出通过压控振荡器，这是因为在LLC谐振变换器中，控制器通过改变开关频率而不是占空比来稳定输出。

1.2 LLC谐振DC/DC转换器

谐振半桥转换器电路配置如图3所示，场效应晶体管功率开关产生双极方波电压，并且应该能够在高频下工作。……