第４３卷第４期２００８年８月
西南交通大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＷＥＳＴＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｖ０１．４３Ｎｏ．４
Ａｕｇ．２００８
文章编号：０２５８－２７２４（２００８）０４－０５０４－０５
独立光伏照明系统中的逆变器续流与抑制
曹太强，
许建平，
徐顺刚
（西南交通大学电气工程学院，四川成都６１００３１）
摘要：分析了独立光伏照明系统中感性和容性负载的串并联谐振逆变电路时开关管死区内的续流特性．用高次谐波的感性电流抵消基波容性电流，可减小串并联谐振开关管死区内的续流，抑制系统的谐波成分和电磁干扰，提高功率因数．实验结果表明，采用上述方法，使独立光伏照明系统的串并联谐振电路的续流值减小到约
６７ｍＡ．
关键词：光伏系统；逆变器；串并联谐振；续流中图分类号：ＴＫ５１３；ＴＭ４６４；ＴＭ９２３．６１
文献标识码：Ａ
ＦｒｅｅｗｈｅｅｌｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔａｎｄＳｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎ
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光伏发电是目前利用太阳能的主要方式之一［１。Ｊ．光伏发电系统可分为独立供电系统和并网系统．独立供电系统不与市电网相连，白天给用户提供电能，同时将多余的能量储存在蓄电池中，夜间用蓄电池向用户提供电能．独立供电系统与并网系统相比是小系统，可靠和稳定运行不仅与光伏发电系统自身有关，而且与负载有关．在独立光伏发电小系统中高频荧光灯负载是影响光伏发电系统能否正常工作最重要的负载．光伏照明荧光灯电子整流器是个非常复杂的控制系统，一般由电磁兼容、全桥整流、功率因数校正、
功率因数控制、串并联逆变谐振等模拟电路和数字控制电路构成．本文中仅分析光伏照明荧光灯电子整流
器逆变谐振电路续流产生的原因、大小及其危害，以及如何减小续流值等问题，同时通过仿真和试验提出
了解决方案．１
独立光伏照明系统理论分析
一
●
在图ｌ所示的独立光伏照明系统中，太阳能电池对光伏照明系统提供能量，并对蓄电池充电，控制单
收稿日期：２１Ｘ）７—１２—１４
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０６７７０５６）
作者简介：曹太强（１９６９一），男，博士研究生，研究方向为大功率开关变换器及光伏发电、电力电子与电力传动，
Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｔｑ８１５＠ｔｏｍ．ｃｏｉｎ
通讯作者：许建平（１９６３一），男．教授，博士生导师．主要从事电力电子与电力传动的研究，Ｅ．ｍａｌｌ：ｊｐｘｕ－ｓｗｊｔｕ＠１６３．ｃｏｍ
第４期曹太强等：独立光伏照明系统中的逆变器续流与抑制
’
５０５
元控制蓄电池和串并联谐振电路．荧光灯工作时两个开关管交替导通产生高频交流，完成直流到交流的逆变哺】．从图１可以看出，开关管Ｓ，和Ｓ：不能同时导通，否则会造成短路，烧坏太阳能板的旁路元件、蓄电池、开关管和其它元器件．因此，必须要有一段时间间隔使这两个开关管同时处于截止状态，即死区时间．从图Ｉ还可以看出，半桥逆变串并联谐振输出回路是由两个电容（谐振电容ｃ，，滤波电容Ｃ．）和一个电感￡及负载屁。岬组成，由于电感电流不能突变，在开关管上并联二极管，在死区时
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图１
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光伏发电荧光灯串并联谐振电路拓扑结构
ｓｅｒｉｅｓ—ｐａｒａｌｌｅｌ龙蝴明ｔ
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ｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｌａｍｐｓｙｓｔｅｍ
间内，电感电流通过二极管续流．由于荧光灯串并联谐振电路的开关频率一般是在２０—１００ｋＨｚ以内为最佳，当电压过零时，荧光灯电离的正离子还没有来得及和电子复合，灯还没有熄灭时又重新开始工作，从而保证光的持续，同时荧光灯的发光效率比工频（５０Ｈｚ）的效率提高了１４％‘７１，降低能耗．但是开关管的频
率越高续流二极管电流的频率也就越高，高频的续流将引起短时间的高频电磁噪声并耦合到电路中邛１，产生电流（电压）浪涌，续流过大会造成通过续流二极管Ｄ。流到蓄电池和太阳能电池的瞬时高频电流过大而对系统造成损坏，因此，既要保证图Ｉ所示电路中两个开关管有足够的死区时间，又要减小死区时间
内二极管的续流电流，这是本文研究的重点．
对图Ｉ所示电路，首先做如下假设：
（１）在一个开关周期内，太阳能与蓄电池的输出电压Ｅ恒定．
（２）开关管Ｓ。，Ｓ：和续流二极管Ｄ。，Ｄ：均为理想器件，即开关管Ｓ。，Ｓ：的输出电容和二极管的阻抗值为“零”，以确保零电压导通，零电流关断．
（３）谐振电路的品质因素仇高，以便通过电感Ｌ、电容Ｃ，及灯丝Ｒ。唧的电流为正弦波．（４）直流滤波电容ｃ－足够大，从而可忽略交流电压的纹波．
图Ｉ中的串并联谐振电路逆变器实际上是二阶低通滤波器．为了研究方便，设定参数：
一‘志ｐ；磊ⅦＬ＝丽１＝（玎Ｌ
Ｖ—Ｖ
㈩
２．
（２）
中心频率厶的品质因数：
仇＝∞ｏＣ，Ｒｌ唧＝芋．
谐振电路的阻抗：
（３）
川小喜：塑篓粤型川Ｊｅｊ一，１＋ｊ赤
蜀岬＋赢
㈩
式中：∞为开关角频率；驴为电感电流厶和开关管电压的相位，
砂＝ａｒｃｔａｎ｛Ｑｃ考：【（老：）２＋石１：一－】）・
由傅立叶变换，基波电压为
（５）
由于光伏电池输出的是直流电压，根据图１的电路特性，谐振电路的输入电压幅度为Ｅ的方波电压．
ｔＩＩ＝ｋｓｉｎ（ｗｔ）＝｛Ｅ
开关管的峰值电流
ｓｉｎ（ｃｏｔ）．（６）
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