本发明涉及逆变器,尤其涉及一种逆变器及其变比切换设计方法、装置、电子设备。
背景技术:
1、逆变器是把直流电能转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。逆变器的输入端可以连接电池,也可以连接发电设备,发电设备可以为光伏组件或风力发电设备等。逆变器的输出端可以连接电网或负载,使得逆变器可以为电网或负载供电。
2、当逆变器的输入端为光伏组件时,逆变器的输入电压的范围较大。逆变器可以包括变压器,为了保证逆变器的输入电压不同时,逆变器的输出电压均满足需求,即不论输入电压为输入电压范围中的最大值还是最小值,逆变器的输出电压都要满足负载或电网的供电需求,变压器通常设置较高的变压器变比,即设置副边绕组的匝数较大,副边绕组的匝数与原边绕组的匝数之比较大。
3、但是,设置较高的变压器变比时,会给变压器副边带来较大的电压应力,较大的电压应力会影响副边电路中开关管的参数选择范围,并且会增加开关管的开关损耗,降低逆变器的能量转换效率。并且较大的电压应力会引起较大的寄生电容等,影响逆变器的转换效率。
技术实现思路
1、本发明提供了一种逆变器及其变比切换设计方法、装置、电子设备,以解决逆变器中的电压应力较大,导致损耗较大,影响逆变器的转换效率的问题。
2、根据本发明的一方面,提供了一种逆变器的变比切换设计方法,所述逆变器包括变压模块和周波变换模块,所述变压模块包括原边绕组和副边绕组,所述原边绕组包括第一绕组和第二绕组,所述周波变换模块与所述副边绕组电连接;所述周波变换模块包括至少一个晶体管;所述方法包括:
3、根据所述逆变器每一相的输出电压和所述逆变器的最小输入电压确定所述变压模块的第一变比;其中,所述第一变比为所述副边绕组与所述第一绕组的匝数之比;
4、根据所述晶体管的最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述第一变比确定变比切换对应的切换电压;
5、根据所述逆变器的最大输入电压、所述最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述切换电压确定切换后的第二变比;其中,所述第二变比为所述副边绕组与所述原边绕组的匝数之比;
6、根据所述第一变比和所述第二变比确定所述第一绕组的匝数、所述第二绕组的匝数和所述副边绕组的匝数。
7、可选地,所述根据所述逆变器每一相的输出电压和所述逆变器的最小输入电压确定所述变压模块的第一变比,包括:
8、根据每一相的所述输出电压与所述最小输入电压的比值,确定所述第一变比。
9、可选地,所述根据每一相的所述输出电压与所述最小输入电压的比值,确定所述第一变比,包括:
10、将每一相的所述输出电压与所述最小输入电压的比值,除以所述晶体管的占空比裕量系数,得到第一初始变比;
11、对所述第一初始变比取整,得到所述第一变比。
12、可选地,在根据所述晶体管的最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述第一变比确定变比切换对应的切换电压之前,还包括:
13、将所述晶体管的额定电压与开关裕量系数的比值作为所述最大电压应力。
14、可选地,所述根据所述晶体管的最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述第一变比确定变比切换对应的切换电压,包括:
15、计算所述最大电压应力与每一相的所述输出电压的差值,得到第一电压;
16、计算所述第一电压与所述第一变比的比值,得到所述切换电压。
17、可选地,所述根据所述逆变器的最大输入电压、所述最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述切换电压确定切换后的第二变比,包括:
18、计算所述最大电压应力与每一相的所述输出电压的差值,得到第一电压;并计算所述第一电压与所述最大输入电压的比值,得到第二变比最大值;
19、将每一相的所述输出电压与所述切换电压的比值,除以所述晶体管的占空比裕量系数,得到第二变比最小值;
20、根据所述第二变比最小值和所述第二变比最大值确定第二变比范围,并根据所述第二变比范围确定所述第二变比。
21、可选地,在根据所述逆变器每一相的输出电压和所述逆变器的最小输入电压确定所述变压模块的第一变比之前,所述方法还包括:
22、根据所述电网或所述负载的需求确定所述逆变器每一相的输出电压,或者,根据所述周波变换模块的电路参数,确定所述逆变器每一相的输出电压。
23、根据本发明的另一方面,提供了一种逆变器,所述逆变器由本发明任一实施例所述的逆变器的变比切换设计方法得到,所述逆变器包括:电压变换模块、变压模块、周波变换模块、开关模块和控制器;
24、所述电压变换模块的输入端接入输入电压;
25、所述周波变换模块的输入端与所述变压模块的副边电连接,所述周波变换模块的输出端连接电网或负载;
26、所述变压模块包括原边绕组和副边绕组,所述原边绕组包括第一绕组和第二绕组;其中,所述副边绕组与所述第一绕组的匝数比为第一变比,所述副边绕组与所述原边绕组的匝数比为第二变比;
27、所述第一绕组的第一端与所述电压变换模块的第一输出端连接,所述第一绕组的第二端与所述开关模块的第一端电连接;
28、所述第二绕组的第一端与所述第一绕组的第二端电连接,所述第二绕组的第二端与所述开关模块的第二端电连接;所述开关模块的第三端与所述电压变换模块的第二输出端连接;
29、所述控制器与所述开关模块的控制端连接,所述控制器用于在所述输入电压小于切换电压时,控制所述开关模块的第三端与所述开关模块的第一端导通;在所述输入电压大于或等于所述切换电压时,控制所述开关模块的第三端与所述开关模块的第二端导通。
30、根据本发明的另一方面,提供了一种逆变器的变比切换设计装置,所述逆变器包括变压模块和周波变换模块,所述变压模块包括原边绕组和副边绕组,所述原边绕组包括第一绕组和第二绕组,所述周波变换模块与所述副边绕组电连接;所述周波变换模块包括至少一个晶体管;所述装置包括:
31、第一变比确定模块,用于根据所述逆变器每一相的输出电压和所述逆变器的最小输入电压确定所述变压模块的第一变比;其中,所述第一变比为所述副边绕组与所述第一绕组的匝数之比;
32、切换电压确定模块,用于根据所述晶体管的最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述第一变比确定变比切换对应的切换电压;
33、第二变比确定模块,用于根据所述逆变器的最大输入电压、所述最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述切换电压确定切换后的第二变比;其中,所述第二变比为所述副边绕组与所述原边绕组的匝数之比;
34、匝数确定模块,用于根据所述第一变比和所述第二变比确定所述第一绕组的匝数、所述第二绕组的匝数和所述副边绕组的匝数。
35、根据本发明的另一方面,提供了一种电子设备,所述电子设备包括:
36、至少一个处理器;以及
37、与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,
38、所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序,所述计算机程序被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的逆变器的变比切换设计方法。
39、根据本发明的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的逆变器的变比切换设计方法。
40、根据本发明的另一方面,提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括计算机程序,所述计算机程序在被处理器执行时实现本发明任一实施例所述的逆变器的变比切换设计方法。
41、本发明实施例的技术方案,通过确定逆变器的第一变比、切换电压和第二变比,根据第一变比和第二变比确定第一绕组的匝数、第二绕组的匝数和副边绕组的匝数。如此,根据本实施例的技术方案设计的逆变器,在逆变器的输入电压大于或等于最小输入电压,且小于切换电压时,可以采用第一变比,在逆变器的输入电压达到切换电压时,可以将逆变器的变比切换至第二变比。第二变比小于第一变比,从而使得逆变器的输入电压增大时,变压模块的原边绕组的匝数增加,可以减小变压模块的副边电压应力,避免在较高的电压输入时,给变压模块的副边带来较高的电压应力,即可以降低晶体管受到的电压应力,有利于保护逆变器。如此,根据本实施例的技术方案设计的逆变器,可以满足逆变器的电压输出能力,并且可以使得晶体管受到的实际电压应力小于最大电压应力,避免晶体管的实际电压应力较大,对晶体管和电路造成损坏。
42、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
1.一种逆变器的变比切换设计方法,其特征在于,所述逆变器包括变压模块和周波变换模块,所述变压模块包括原边绕组和副边绕组,所述原边绕组包括第一绕组和第二绕组,所述周波变换模块与所述副边绕组电连接;所述周波变换模块包括至少一个晶体管;所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述逆变器每一相的输出电压和所述逆变器的最小输入电压确定所述变压模块的第一变比,包括:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据每一相的所述输出电压与所述最小输入电压的比值,确定所述第一变比,包括:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在根据所述晶体管的最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述第一变比确定变比切换对应的切换电压之前,还包括:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述晶体管的最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述第一变比确定变比切换对应的切换电压,包括:
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述逆变器的最大输入电压、所述最大电压应力、每一相的所述输出电压和所述切换电压确定切换后的第二变比,包括:
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述逆变器与电网或负载连接;在根据所述逆变器每一相的输出电压和所述逆变器的最小输入电压确定所述变压模块的第一变比之前,所述方法还包括:
8.一种逆变器,其特征在于,所述逆变器由权利要求1-7任一项所述的逆变器的变比切换设计方法得到,所述逆变器包括:电压变换模块、变压模块、周波变换模块、开关模块和控制器;
9.一种逆变器的变比切换设计装置,其特征在于,所述逆变器包括变压模块和周波变换模块,所述变压模块包括原边绕组和副边绕组,所述原边绕组包括第一绕组和第二绕组,所述周波变换模块与所述副边绕组电连接;所述周波变换模块包括至少一个晶体管;所述装置包括:
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括:
