前言
光伏逆變器經過十多年的快速發展，功率從幾千瓦到幾百千瓦，電壓也達到了1500V，甚至也在向2000V邁進，模塊常用的還是IGBT技術。隨著對功率、體積、效率的追求，SiC模塊也已經開始商用，鑒于對成本、可靠性、市場接受程度等方面考慮，目前各大廠商還未將SiC模塊方案商用。據了解目前已有許多廠商推出了應用于光伏的SiC模塊，相信不久的將來SiC模塊將成為光伏的主流方案。在1500V系統，前級升壓多采用飛跨Boost方案，上游半導體廠商已經將電路做成模塊，多數正在與各大逆變器廠商合作，開發基于SiC模塊的光伏逆變器，當成本與IGBT持平時，可能IGBT占比就會逐漸減少。在相同體積條件下，SiC可以做更大的功率，系統電壓進一步提升，逆變器的功率密度得以提升，綜合考慮下來，SiC模塊的優勢還是很多的，目前還未大量使用的原因可能是，各大廠商在研發或小批量階段或是在觀望，畢竟技術成熟性、成本控制上不能吸引下游產業。但技術在不斷進步，這些不足將一一被克服，更先進的光伏設備會面向廣大客戶。
本貼來源文獻資料《基于光伏逆變器的飛跨Boost電路參數設計方法研究》
《ONsemi光伏逆變器系統解決方案》
目錄
1 概述
2 飛跨BOOST三電平拓撲原理
3 仿真實驗
4 參考文獻
1 概述
光伏逆變器的種類可分為集中式、組串式、微型等，其應用場景不同，所選有的逆變器類型各不相同，其中組串式逆變器應用最多，隨著器件的進步，逆變器的功率密度在不斷提高，單價和體積將越做越小，成為了市場主流。隨著對功率的追求，IGBT模塊的優勢不再明顯，而SiC在當下的趨勢下能提供更高的效率，SiC適用于更高的電壓、簡化拓撲、損耗更小。SiC高的開關速度、高電壓適用于大功率場合，在減小體積、提高功率密度、提高效率具有更大的優勢。提高母線電壓，在相同電流條件下，輸出功率更大。例如：母線電壓由1100V提升至1500V，可以顯著提高運行效率。ON解決方案1500V與1100V逆變器比較見表1。
組串式光伏逆變器前級BOOST常用的電路有三種，如圖2所示。?
注：表格和電路圖來源ONsemi公開的解決方案。
在大功率組串式光伏逆變器應用中，前級飛跨BOOST升壓電路應用最為廣泛，第二節學習飛跨BOOST原理。
2 飛跨BOOST三電平拓撲原理
根據開關管的工作狀態，可以將飛跨BOOST電路分為四種工作模態，如圖3所示。
模態1：T1、T2管截止，電感電流線性減小，L能量傳向負載，Cf能量不變；
模態2：T1、T2管導通，電感電流線性增加，L能量儲存能量，Cf能量不變；
模態3：T1管截止、T2管導通，電感電流線性減小，L能量傳向Cf傳遞，Cf能量增加；
模態4：T1管導通、T2管截止，電感電流線性減小，L、Cf能量傳向負載，Cf能量減少。
反向載波的飛跨BOOST電路T1、T2管占空比交錯180°導通，根據占空比大小，分析分為兩種工作狀態，即：當D＜0.5時，一個工作周期工作模態為：模態3→模態1→模態4→模態1；當D≥0.5時，一個工作周期工作模態為：模態3→模態2→模態4→模態2。
兩個工作模式的對比見表2。
3 仿真實驗
文中研究了飛跨BOOST電路的動態控制策略，分為兩步，一是：通過輸入電流指令和輸入濾波電感的偏差進行增幅，獲得T2脈寬；二是：半母線電壓作為Cf的電壓指令，與檢測的偏差電壓偏差進行增幅，獲得T1、T2的脈寬差，同時也可獲得T1脈寬。控制策略如圖4。
文中根據圖4控制策略，搭建了仿真模型，給出了輸入1080V，輸出1300V條件下，飛跨電容Cf紋波控制效果，如圖5所示。
圖5仿真結果可以看出，飛跨電容電壓控制在655V附近，峰峰值約為16V。仿真結果證明了參數設計和控制策略的合理性。
該文研究了飛跨BOOST電路參數的設計和控制策略，并通過仿真驗證了參數和控制策略的有效性，對想了解飛跨BOOST工作原理的初學者具有指導意義，便于快速地了解飛跨BOOST的工作原理和參數計算方法。
4 參考文獻
[1] 基于光伏逆變器的飛跨Boost電路參數設計方法研究
往期筆記
文獻筆記1---“一種適用于半橋LLC的調幅調頻混合控制方法”
文獻筆記2---一種應用于SR-DAB的DPS-VF控制方法
文獻筆記5---基于無傳感器的Mhz高壓LLC變換器SR技術
文獻筆記13---一種具有短路限制的GaN及驅動、保護的實現
文獻筆記14---一種分段氣隙的CLLC變換器平面變壓器設計
文獻筆記16---一種非對稱EPS調制的單級雙向AC-DC變換器
文獻筆記17---SiC MOS并聯電流不均的影響因素與抑制方法
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