自贡变压器厂

过去几年，光伏(PV)产业飞速发展，其动力主要来自居高不下的油价和环境忧虑。然而，PV成本仍然是妨碍其进一步扩张的最大障碍，要与传统的煤电相竞争，必须进一步降低成本。在太阳能电池板以外，元件(如PV逆变器)是导致高成本的主要元件。出于安全和可行性考虑，并网PV转换器把获得的与交流网相。的作用通常是满足安全法规的要求，防止注入交流网，因为结果可能会影响自贡变压器和传统的瓦特小时电表。诸如光耦合器一类的传统解决方案无法满足PV电池板25年的典型担保要求。同时，微逆变器逐渐占据主流，因为这种器件不但可以提高系统可用性，而且能够大幅提升遮光条件下的性能。在这些情况下，PV逆变器安装在PV电池板的后部，那里的高温可能加速光耦合器的性能下降。本文旨在讨论PV逆变器中的信号和需求，探讨如何利用微自贡变压器集成功能以提高系统性能和可靠性、降低系统尺寸和成本。

市场上主要有两类PV逆变器，即无自贡变压器逆变器和自贡变压器逆变器。无自贡变压器逆变器可能会受到大接地漏电流和注入的的影响，因为PV电池板与交流网之间存在很大的电池板电容而且缺少，如图1(a)所示。如果有组分注入电网中的交流电流中，这种情况是应该避免的，因为结果可能导致自贡变压器饱和。许多安全标准对电网中注入的电流量进行了严格的规定，有些情况下，必须对自贡变压器进行。在电池板与电网之间采用自贡变压器技术可以消除因电池板相对于电网的电压差而产生的注入路径，如图1(b)所示。除注入以外，并网逆变器还需满足电网的其他要求，比如总谐波失真和单谐波电流水平、功率系数以及孤网运行情况的检测等。电网电压和注入电网的电流必须精确监控。如果用于执行MPPT和栅极驱动功能的控制器位于电池板一端，则必须将这些测量值开来。为了使PV电池板发挥最大效率，需要采用最大功率点跟踪(MPPT)算法。为了实现MPTT，还需监控电池板电压和电流。当人们尝试串联多个PV逆变器以减少所需逆变器的数量时，电池板电压可能变得非常高。从PV电池板高边端进行的电流测量也需要。

图1. (a) 非逆变器下电网中的注入 (b) 通过阻断注入

除了电流和电压测量以外，还需要RS-485、RS-232和CAN等接口功能。RS-485或RS-232一般用于面向这些PV逆变器的通信，以获得实时的性能数据，而通信总线则需要进行，因为总线需要传输较长的距离，同时也是出于安全考虑。对于通信距离较短时，也可使用CAN。这些收发器也需要把从电池板一端抽取至总线一端。

传统上，是由光耦合器实现的。然而，光耦合器的电流传输功能会随着时间而下降，可能几年后就无法运行，远远低于许多太阳能电池板提供的20年寿命担保。这里，我们建议使用基于微自贡变压器的信号和法，这种方法可以满足PV逆变器中存在的多种集成需求。这种方法不但可以克服光耦合器的性能下降缺陷，而且允许集成ADC之类的检测功能或者RS-485或RS-232收发器之类的接口功能。另外，该方法可以提供用以驱动这些检测IC、收发器或者栅极驱动器。基于光耦合器的栅极驱动器则耗电量大，时序特性也非常不稳定。基于微自贡变压器的栅极驱动器不但功耗更低，而且可以具有匹配性更好的栅极驱动器时序特性，可以显著提高系统的总功率转换效率。的信号和集成也可大幅减少元件数量，从而降低系统成本、提高可靠性。

用微自贡变压器实现信号和

微自贡变压器可以用于提供集成的信号和，最大额定值为5 kV rms [1]。对于信号传输，输入数据通常在编码之后再传输给数据自贡变压器原边。副边则通过解码来还原信号。输入与之间的通过初级线圈与次级线圈之间的绝缘层来实现。为了在之间实现高效的传输，用一个自振振荡器来驱动自贡变压器的原边，同时用肖特基二极管来提供整流电压。调节由次级控制器产生的PWM完成，该PWM通过一个反馈自贡变压器以远低于振荡频率的频率来开启和关闭振荡器，如图2(a)所示。通过反馈自贡变压器的反馈信号的工作方式与通过数据自贡变压器的其他数据通道信号相同。当为能量转换和反馈设置不同的控制路径时，可以优化能量转换效率，同时维持调节的稳定性。图2(b)展示的是带四个独立的数据通道的500 mWDC-DC转换器。

图2. (a) DC-DC逆变器原理图 (b) 4通道器、500 mW下的封装方案

在本例中，自贡变压器由两个独立的芯片构成，一个是编码器(即原边芯片)，另一个是解码器(即副边芯片)。然而，这主要是出于成本原因考虑，而在理论上，自贡变压器是可以用其中一个IC芯片构建的。栅极驱动器、收发器、ADC等额外电路功能全部都可以集成进来。

PV逆变器中的集成

图3所示为一个典型的3级并网PV逆变器。第1级是一个可选的转换器，用于提高电池板电压，该电压然后再通过DC-DC转换器级。该DC-DC转换器包括一个通过自贡变压器的全桥dc-ac转换功能。该自贡变压器具有尺寸小、效率高的优势。副边的交流被整流成通常高于电网峰值电压的电压。整流形成的再通过第3逆变器级转换成电网线路频率。需要检测电池板电压和电流，并将其馈入一个微控制器，以执行最大功率传输跟踪(MPTT)算法。同时，该微控制器还负责控制DC-DC和逆变器的栅极驱动器。逆变器位于电网一端，其接地电压与电池板接地电压不同，从微控制器到逆变器驱动级的通信需要。通常需要四个光耦合器，但它们功耗较高，其较大的传播延迟也可能影响栅极驱动器的时序精度，从而影响到逆变器的效率，而且最重要的是，它们难以支持PV电池板20至25年的担保寿命。另一方面，基于微自贡变压器的器[1, 2]功耗要低得多，传播延迟要短得多，而且性能不会随时间而下降。另外，多通道器也可以与片上DC-DC转换器集成，以便为栅极驱动器提供。在逆变器与并网之间用自贡变压器来确

保逆变器频率和相位与市电电压同步，同时，还能在电网发生故障时或者在市电电压或频率超过可接受限值时迅速断开，从而实现防孤岛保护。在电网一端需要电压检测功能以检测零交越，同时也需要电流检测功能，以确保负载中馈入的是正弦波电流。检测信息可以通过ADC传送给控制器。ADC集成一个16位二阶∑-△调制器和基于微自贡变压器的数字功能，能够实现3.75 kV的，是分流电流检测的理想之选。电流自贡变压器也可用于电流检测，但它们价格昂贵、体积庞大，而且可能对外部磁场非常敏感。也可以使用霍尔效应检测器，但它们在非线性度和失调方面先天不足，结果会影响到电流测量值的精度。分流与集成ADC一起形成一种可靠的低成本替代方案。ADC在电网一端也需要以驱动自己，同时，可以集成基于微自贡变压器的DC-DC，从而省去使用分立式DC-DC转换器的诸多麻烦。当需要PLC通信时，电网端的PLC芯片可以由DC-DC来驱动，而其与电池板一端的控制器的通信则通过一个多通道器来实现。