一、光伏逆變器的主電路拓?fù)洳捎冒霕騆LC式，半橋變換器中變壓器的利用效率高，且不存在偏磁問題，廣泛應(yīng)用在幾百瓦~幾千瓦電源中，因此適用于家用光伏逆變器。如圖1所示：
Ug1，Ug2表示Q1、Q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，iLm為L(zhǎng)m上流過(guò)的電流，iLr為L(zhǎng)r上流過(guò)的電流。其工作原理如下：
（1）模態(tài)1（t0時(shí)刻-t1時(shí)刻）
驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ug1變?yōu)楦唠娖降? t0時(shí)，上橋臂Q1開通。由于此前iLr為負(fù)方向，流過(guò) Q1上的DQ1續(xù)流， Q1上電壓為0，此時(shí)Q1為ZVS開通。 t0時(shí)刻之后，iLr為正方向，變壓器副邊的D1、D4導(dǎo)通，Lm上的電流iLm因電壓被箝位在nVo而線性上升。此時(shí)諧振過(guò)程產(chǎn)生于Cr、Lr間，其頻率為fr，
（2）模態(tài)2（t1時(shí)刻-t2時(shí)刻）
模態(tài)1過(guò)程中，iLr正方向先增大后減小，iLm正方向線性增大， t1時(shí)達(dá)到iLr=iLm，不再向T副邊傳遞能量。D1、D4關(guān)斷，Lm上的電流iLm因不再受Vo箝位而參與諧振過(guò)程。Lm足夠大且諧振周期長(zhǎng)，此過(guò)程中近似看做iLr=iLm始終保持不變。此階段，諧振過(guò)程產(chǎn)生于Cr與Lr、Lm間，其頻率為fm，
（3）模態(tài)3（t2時(shí)刻-t3時(shí)刻）
Ug1變?yōu)榈碗娖降? t2時(shí)刻，上橋臂Q1開始關(guān)斷。iLr開始沿正方向減小，但保持為正方向，經(jīng)下橋臂Q2上DQ2續(xù)流，Q2電壓為0，此時(shí)變壓器T副邊D2、D3導(dǎo)通。此前D1、D4上電流已下降為0，在t2時(shí)刻換流過(guò)程中不存在電壓電流重疊，實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷。此時(shí)，T因其自身上能量傳遞被箝位至-nVo，iLm開始線性正方向減小。此階段，諧振過(guò)程產(chǎn)生于Cr、Lr間，
（4）模態(tài)4（t3時(shí)刻-t4時(shí)刻）
驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ug2變?yōu)楦唠娖降膖3時(shí)，下橋臂Q2開通。由于此前iLr為正方向，流過(guò) Q2上DQ2續(xù)流， Q2上電壓為0，此時(shí)Q2為ZVS開通。t3時(shí)刻之后，iLr為負(fù)方向，變壓器副邊的D2、D3導(dǎo)通。Lm上的電流iLm因電壓被箝位在-nVo先減小后反方向線性增大，與模態(tài)1類似，此階段諧振過(guò)程產(chǎn)生于Cr、Lr間。
（5）模態(tài)5（t4時(shí)刻-t5時(shí)刻）
模態(tài)4過(guò)程中，iLr反方向先增大后減小，iLm反方向線性增大， t4時(shí)達(dá)到iLr=iLm，不再向T副邊傳遞能量。D2、D3關(guān)斷，Lm上的電流iLm因不再受Vo箝位而參與諧振過(guò)程。Lm足夠大諧振周期長(zhǎng)，此過(guò)程中近似看做iLr=iLm始終保持不變。與模態(tài)2類似，諧振過(guò)程產(chǎn)生于Cr與Lr、Lm間。
（6）模態(tài)6（t5時(shí)刻-t6時(shí)刻）
Ug2變?yōu)榈碗娖降? t5時(shí)，下橋臂Q2開始關(guān)斷。iLr開始反方向減小，但保持為負(fù)方向，經(jīng)上橋臂Q1上DQ2續(xù)流，Q1電壓為0，此時(shí)變壓器T副邊D1、D4導(dǎo)通。此前D2、D3上電流已下降為0，在t5時(shí)刻換流過(guò)程中不存在電壓電流重疊，實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷。此時(shí)，T因其自身上能量傳遞被箝位至nVo，iLm開始線性正方向減小。此階段，諧振過(guò)程產(chǎn)生于Cr、Lm間，
詳細(xì)公式設(shè)計(jì)無(wú)法展示。略
二、
變換器的設(shè)計(jì)要求（1）輸入電壓：電壓范圍為 420V～620VDC；（2）輸出電壓：額定輸出電壓為 30VDC；考慮到變換器外部工作環(huán)境的調(diào)整，要求輸出電壓可在 27VDC～33VDC 范圍內(nèi)進(jìn)行變動(dòng)；（3）輸出電流：連續(xù)工作電流 40A；可在電流大于 48A 而小于 56A 情況下工作 1 分鐘，在輸出電流達(dá) 56A 時(shí)電路需開啟過(guò)電流保護(hù)功能，立即停止工作；（4）額定功率：1200W；（5）過(guò)載功率：1680W；（6）效率：當(dāng)輸入電壓與輸出電壓都在額定情況下，效率必須保證要高于 90%；（7）紋波電壓：變換器正常工作時(shí)，輸出的紋波電壓不大于 100mV，紋波系數(shù)要小于 1%。
設(shè)計(jì)的參數(shù)為：變壓器原副邊線圈匝數(shù)比n 0.175，最小電壓增益Mmin 0.877，最大電壓增益Mmax 1.753，最大歸一化頻率fnmax 1.2，原邊等效阻抗Rac 3.97Ω，電感比值k 0.459，品質(zhì)因數(shù)QZVS 0.495，最小歸一化頻率fnmin 0.657，特性阻抗Zo 1.77Ω，諧振電容Cr 0.91μF，諧振電感Lr 2.93μH，勵(lì)磁電感Lm 6.40μH。
三、MPPT仿真分析：
光伏板模型：
MPPT仿真：
仿真過(guò)程中，因?yàn)橄鄬?duì)于環(huán)境溫度T，光照強(qiáng)度S對(duì)輸出電流和功率影響較大，因此，設(shè)定溫度為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度25℃，觀察光照強(qiáng)度突變時(shí)，輸出電流IPV和功率PPV變化情況。設(shè)定起始光照強(qiáng)度1000W/m2，0.3s后突變?yōu)? 600W/m2，0.6s時(shí)突變?yōu)?800W/m2，0.9s時(shí)恢復(fù)為1000W/m2，電池板IPV、PPV變化曲線圖分別如圖所示。在圖中，當(dāng)光照強(qiáng)度S發(fā)生突變后，輸出電流IPV能夠及時(shí)作出調(diào)整，經(jīng)過(guò)極短時(shí)間（約0.03s）的小幅振蕩后，快速追蹤到新的MPP處；在圖中，當(dāng)光照強(qiáng)度S發(fā)生突變后，輸出功率PPV能夠不經(jīng)過(guò)振蕩，無(wú)超調(diào)的快速追蹤到新的MPP處。仿真驗(yàn)證的設(shè)計(jì)的MPPT算法能夠快速跟隨光照變化調(diào)整輸出功率。
四、后級(jí)電路研究
光伏逆變器后級(jí)選用正弦脈寬調(diào)制的全橋逆變電路，將前級(jí)升壓LLC升壓電路獲得的400V直流電壓逆變?yōu)榭梢圆⒕W(wǎng)或交流負(fù)載直接使用的220V、50Hz的交流電壓，其電路拓?fù)淙鐖D。
全橋逆變電路作為目前最為常用的DC/AC拓?fù)渲?，?個(gè)開關(guān)管Q3、Q4、Q5、Q6構(gòu)成四個(gè)橋臂，上下橋臂不允許同時(shí)導(dǎo)通。其工作原理為：開關(guān)管Q3、Q6開通時(shí)，Q4、Q5處于關(guān)斷狀態(tài)，前級(jí)LLC升壓電路輸出Vdc直接加在M、N兩點(diǎn)之間；開關(guān)管Q4、Q5開通時(shí)，Q3、Q6處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)該直流電壓Vdc反向施加在M、N兩點(diǎn)之間，因此，M、N間的電壓為有正有負(fù)的交流電壓?？刂粕舷聵虮坶_關(guān)管的開通時(shí)間和切換頻率，再經(jīng)過(guò)濾波處理后，就能得到幅值和頻率符合要求的正弦波。四個(gè)橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)正弦脈寬調(diào)制(Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM)技術(shù)獲取的。當(dāng)兩個(gè)不相同的窄脈沖作用于同一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，如果兩者的面積相同，那么引起的響應(yīng)就是完全一致的?；诖?，利用一組幅值相等而寬度不同的窄矩形脈沖信號(hào)等效正弦波。控制全橋電路四個(gè)橋臂的開斷，使M、N間輸出為一組幅值為正負(fù)Vdc按規(guī)律排列的寬度不相同矩形電壓信號(hào)，就能夠得到正弦波。
五、實(shí)驗(yàn)
波形圖：后級(jí)電路輸出電壓、電流波形
