LLC resonant converter for solar microinverters

Abstract

A demanda pela produção de energia renovável incentivou a instalação de sistemas fotovoltaicos em todo o mundo. Esta demanda continuará a aumentar a medida em que os custos dos sistemas fotovoltaicos forem reduzindo. Os microinversores emergiram como uma solução interessante para aplicações de baixa potência. Este trabalho apresenta o dimensionamento e análise de um microinversor fotovoltaico, cuja potência nominal é 250 W. O estágio cc-cc é composto um conversor LLC ressonante que opera por modulação em freqüência (FM) e é responsável pelo rastreamento de ponto de máxima potência (MPPT). Este conversor LLC opera em frequências entre 50 e 100 kHz e foi escolhido devido à sua alta eficiência, mesmo sob cargas reduzida, mantendo como caracteística princial a comutação suave (ZVS). O estágio cc-ca é formado por um inversor de tensão de três níveis com um filtro LCL amortecido na saída. Este estágio é responsável por sincronizar e injetar a energia proveniente do módulo fotovoltaico à rede elétrica. Detalhes de dimensionamento e resultados experimentais do microinversor proposto são apresentados ao longo deste trabalho.

Abstract : The demand for renewable energy production has increased the installation of photovoltaic systems around the world. It continues to grow as the costs of photovoltaic systems decrease. Microinverters have emerged as an interesting solution for low-power applications. This work presents the overall dimensioning and analysis of a 250 W solar microinverter. The dc-dc stage is a LLC resonant converter, which operates by frequency modulation (FM) and it is responsible for the maximum power point tracking (MPPT). This LLC converter operates between 50 and 100 kHz and has been chosen due to its high efficiency, even under lower loads, keeping a zero voltage switching (ZVS) characteristic. The dc-ac stage is a three-level voltage source inverter using a damped LCL filter on the output. This second stage is responsible for synchronizing and injecting the power from the photovoltaic module into the grid. Dimensioning details of the proposed microinverter and experimental results are presented.