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摘要：针对单端谐振式单级光伏微逆变器存在逆变控制困难的问题，提出一种针对该逆变器的SPWM控制方法。该控制方法吸取了单级交错反激式微逆变器和推挽正激式微逆变器的控制思路，提出了两种相对可行的控制思路，可以有效解决单端谐振式微逆变器在逆变控制上存在的问题，减少了逆变阶段的开关管损耗，有效的提升了逆变器效率，为家用光伏微逆变器提供了一种有效的SPWM控制方法。
关键词：太阳能；微逆变器；SPWM控制方法
中图分类号：TM46文献标识码：A
Singleend resonant photovoltaic inverter SPWM control method
Wang Rui*
School of Automation and Electrical Engineering，Qingdao UniversityShandongQingdao266071
Abstract：A singleended resonant singlestage photovoltaic microinverter has difficulty in inverter control，and a SPWM control method for the inverter is proposed.The control method absorbs the control ideas of the singlestage staggered flyback microinverter and the pushpull forward microinverter，and proposes two relatively feasible control ideas，which can effectively solve the singleended resonant microinverter in the inverter The problem of control reduces the switching tube loss in the inverter stage，effectively improves the efficiency of the inverter，and provides an effective SPWM control method for the household photovoltaic microinverter.
Key words：Solar energy；micro inverter；SPWM control method
單级式光伏并网系统只有一级功率级，所以需要通过电路直接输出正弦波所对应的SPWM脉冲波形。现在的单级式并网电路多采用交错并联反激逆变电路[1]和推挽正激逆变电路[2]等，这几种电路输出SPWM脉冲波形的控制方法是用SPWM脉冲驱动逆变电路前级的反激或者正激电路，这样在变压器后级就可以得到可等效为正弦交流半波的高频脉冲直流电压，而后通过后级所接的周波变换器，将正弦半波变换为正弦波。
1 SPWM控制方法
单端谐振电路[3]如下图所示，该电路在主开关管Q1关断时，谐振电容Cr和原边等效电感Lp进行谐振。因为谐振是一种自然振荡，所以在只有一个主开关管时，谐振并不能人为终止，如果主开关管采用SPWM控制，在低占空比时，第一个谐振完成后会继续发生谐振，直到能量耗完，所以单管谐振电路并不能在只有一个主开关管的情况下终止谐振过程，这样就不能输出符合要求的SPWM脉冲波，所以本文提出两种可行的SPWM控制方法。
单端谐振式微逆变器图
第一种控制方法是在LC谐振回路添加一个辅助开关管来人为的结束谐振过程，在该电路的续流阶段，原边电感Lp电流通过主开关管Q1的体二极管DQ1续流，所以如果想通过辅助开关管结束谐振过程，需要在原边电感电流为零时关断。这种控制方法，是把主开关管的一个工作周期看成一个整体，主开关管工作在一个较高的频率，同时这一个整体又通过较低频率的SPWM进行控制，辅助开关管负责关断谐振周期，此时副边整流电路只需要工频周波变换即可得到符合要求的SPWM脉冲波形。这种控制方法，整流开关管只需要工作在工频段，而且是零电压开通，所以减小了开关管的开通损耗，提升效率。
第二种控制方法是通过控制变压器后级整流电路来输出SPWM脉冲电压波，单管谐振电路主开关管工作在较高频率，把一个周期看成一个整体，通过后级低频整流开关管进行SPWM控制，这两个低频整流开关管交替工作，每个开关管工作半个周波，在这个半波内通过SPWM进行控制，这样就可以输出SPWM脉冲电压，控制的过程类似于单极性调制。
这两种控制方法可以与单端谐振式电路的特点相配合，在单端谐振电路电压为零时进行切换，即将后级开关管的开关状态转换可以安排在高频脉冲电压为零的时间，所以说，这种控制方法不仅需要进行SPWM控制，而且需要根据高频脉冲是否为零进行微调。在这种控制方法下，后级逆变开关管的开关时刻就是一种离散的脉冲调制。虽然控制方法相较于正常的SPWM调制稍显复杂，但是可以实现整流开关管的零电压开通，这在高频整流时可以减小开关管的开通损耗，有利于提高电路的整体效率。
2 结论
本文针对单端谐振式微逆变器的特点，提出了两种可行的SPWM控制方法，并分析了两种控制方法的原理和特征，为家用单端谐振式微逆变器提供了可行的控制方法。
参考文献：
[1]王志彬，方宇，赵齐齐，等.交错并联反激型并网发电微逆变器的原理分析及其设计[J].电源学报，2013（3）.
[2]许德，马运东，陈道炼.推挽正激式高频环节逆变器研究[J].电力电子技术，2007，41（5）：4244.
[3]赵永强.单板光伏并网用单管准谐振式变换器的研究[D].青岛：青岛大学，2017.
*通讯作者：王锐（1992），男，硕士，研究方向为新能源开发技术。
关键词：太阳能；微逆变器；SPWM控制方法
中图分类号：TM46文献标识码：A
Singleend resonant photovoltaic inverter SPWM control method
Wang Rui*
School of Automation and Electrical Engineering，Qingdao UniversityShandongQingdao266071
Abstract：A singleended resonant singlestage photovoltaic microinverter has difficulty in inverter control，and a SPWM control method for the inverter is proposed.The control method absorbs the control ideas of the singlestage staggered flyback microinverter and the pushpull forward microinverter，and proposes two relatively feasible control ideas，which can effectively solve the singleended resonant microinverter in the inverter The problem of control reduces the switching tube loss in the inverter stage，effectively improves the efficiency of the inverter，and provides an effective SPWM control method for the household photovoltaic microinverter.
Key words：Solar energy；micro inverter；SPWM control method
單级式光伏并网系统只有一级功率级，所以需要通过电路直接输出正弦波所对应的SPWM脉冲波形。现在的单级式并网电路多采用交错并联反激逆变电路[1]和推挽正激逆变电路[2]等，这几种电路输出SPWM脉冲波形的控制方法是用SPWM脉冲驱动逆变电路前级的反激或者正激电路，这样在变压器后级就可以得到可等效为正弦交流半波的高频脉冲直流电压，而后通过后级所接的周波变换器，将正弦半波变换为正弦波。
1 SPWM控制方法
单端谐振电路[3]如下图所示，该电路在主开关管Q1关断时，谐振电容Cr和原边等效电感Lp进行谐振。因为谐振是一种自然振荡，所以在只有一个主开关管时，谐振并不能人为终止，如果主开关管采用SPWM控制，在低占空比时，第一个谐振完成后会继续发生谐振，直到能量耗完，所以单管谐振电路并不能在只有一个主开关管的情况下终止谐振过程，这样就不能输出符合要求的SPWM脉冲波，所以本文提出两种可行的SPWM控制方法。
单端谐振式微逆变器图
第一种控制方法是在LC谐振回路添加一个辅助开关管来人为的结束谐振过程，在该电路的续流阶段，原边电感Lp电流通过主开关管Q1的体二极管DQ1续流，所以如果想通过辅助开关管结束谐振过程，需要在原边电感电流为零时关断。这种控制方法，是把主开关管的一个工作周期看成一个整体，主开关管工作在一个较高的频率，同时这一个整体又通过较低频率的SPWM进行控制，辅助开关管负责关断谐振周期，此时副边整流电路只需要工频周波变换即可得到符合要求的SPWM脉冲波形。这种控制方法，整流开关管只需要工作在工频段，而且是零电压开通，所以减小了开关管的开通损耗，提升效率。
第二种控制方法是通过控制变压器后级整流电路来输出SPWM脉冲电压波，单管谐振电路主开关管工作在较高频率，把一个周期看成一个整体，通过后级低频整流开关管进行SPWM控制，这两个低频整流开关管交替工作，每个开关管工作半个周波，在这个半波内通过SPWM进行控制，这样就可以输出SPWM脉冲电压，控制的过程类似于单极性调制。
这两种控制方法可以与单端谐振式电路的特点相配合，在单端谐振电路电压为零时进行切换，即将后级开关管的开关状态转换可以安排在高频脉冲电压为零的时间，所以说，这种控制方法不仅需要进行SPWM控制，而且需要根据高频脉冲是否为零进行微调。在这种控制方法下，后级逆变开关管的开关时刻就是一种离散的脉冲调制。虽然控制方法相较于正常的SPWM调制稍显复杂，但是可以实现整流开关管的零电压开通，这在高频整流时可以减小开关管的开通损耗，有利于提高电路的整体效率。
2 结论
本文针对单端谐振式微逆变器的特点，提出了两种可行的SPWM控制方法，并分析了两种控制方法的原理和特征，为家用单端谐振式微逆变器提供了可行的控制方法。
参考文献：
[1]王志彬，方宇，赵齐齐，等.交错并联反激型并网发电微逆变器的原理分析及其设计[J].电源学报，2013（3）.
[2]许德，马运东，陈道炼.推挽正激式高频环节逆变器研究[J].电力电子技术，2007，41（5）：4244.
[3]赵永强.单板光伏并网用单管准谐振式变换器的研究[D].青岛：青岛大学，2017.
*通讯作者：王锐（1992），男，硕士，研究方向为新能源开发技术。