5kW光伏逆变电源DC-DC模块的设计

摘要：介绍了5kW光伏逆变电源直流模块主电路和控制电路的设计，对主变压器、主开关管、输出二极管和谐振电容、电感参数进行了计算，得出了仿真波形。 叙词：电源，移相全桥，零电压开关，UC3879 Abstract：The main circuit and control circuit design of the DC-DC module in this power supply is introduced. Giving the calculation of the main transformer、main ON-OFF 、output diode 、resonant capacitor and inductance, also the emulation waves. Keyword：Power Supply, Phase-shifted and Full Bridge, Zero-Voltage-Switching, UC387
0 引言

　　光伏户用电源系统，由光伏阵列、充电控制器、蓄电池放电控制器和逆变电源五部分组成。如图1所示。

　　图1　 光伏逆变电源系统结构框图
　　目前光伏逆变电源多采用高频变换，通过高频DC-DC变换技术，先将低压直流变为高频低压交流，经过高频变压器升压后再整流成高压直流，若对其进行正弦变换，即可得到50Hz、220V正弦波交流电。但因采用高频变换，因而体积小、重量轻、噪音小、效率高。

　　随着谐振开关电源的发展，谐振变换也被用在逆变电源系统中，即构成了谐振型高效逆变电源。该逆变电源是在DC-DC变换中采用了零电压开关技术，因而开关损耗基本上可以消除，即使当开关频率超过1MHz以上后，电源的效率也不会明显降低。本文选用移相控制全　桥零电压开关PWM变换器作为DC-DC升压环节。本设计就针对DC-DC模块进行详细设计。

设计指标如下：
1。输入直流电压44V~48V；
2。输出直流电压为350V，输出电流14A；
3。最大输出功率：5000W；

1　主电路设计

1.1 主电路拓扑

图2　 Phase-shifted FB ZVS主电路拓扑

　　图2是移相控制全桥零电压开关PWM变换器电路原理图。其中，Vin 为输入直流电压，D1-D4分别为Q1-Q4的内部寄生二极管，C1-C4分别为Q1-Q4的寄生电容或外接电容，Lr是谐振电感，它包括变压器的漏感。Q1和Q2组成的桥臂为超前桥臂,Q3和Q4组成的桥臂为滞后桥臂。开关频率为100KHZ。

1.2　高频变压器原副边变比

　　为了在规定的输入电压范围内能够输出所要求的电压，变压器的变比应按最低输入电压Vin选择。考虑到移相控制存在副边占空比丢失现象，选择副边占空比为0.85，则可技术出副边电压Vsec(min)为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

其中，V0是输出直流电压，VD是输出整流二极管的通态压降，VL是输出滤波电感上的直流压降。故变压器原副边变比为：

，选择变比为 K=1/10。

1.3　主功率管的选择

　　本直流升压环节选用MOSFET作为功率开关管来构成全桥电路。由于输入直流电压最大值为48V，原边电流最大值为

。根据经验，此升压电路功率开关管选用FAIRCHILD公司的FQA160N08,其漏源电压为80V，正常漏极电流为160A。其沟道电阻Rds(on)=0.0056Ω。

1.4　谐振电容