一种光伏发电DC-DC变换器
光伏发电系统中双环电流模式boost变换器的研究
光伏发电系统中双环电流模式boost变换器的研究摘要：本文研究在光伏发电系统中应用双环电流模式boost变换器来提高其能量转换效率和稳定性。
首先分析了光伏发电系统和boost变换器的基本原理和特点，然后提出了双环电流模式控制策略，在此基础上建立了电路模型和控制系统模型，并利用MATLAB/Simulink进行仿真验证。
结果表明，应用双环电流模式boost变换器可以明显提高光伏发电系统的效率和稳定性。
1. 引言随着能源需求的不断增加和传统化石能源的日益枯竭，新能源逐渐成为未来的主要研究方向之一。
光伏发电系统是新能源中的一种重要形式，具有无污染、灵活性高、维护成本低等优点，在工业、农业、民用等领域得到广泛应用。
然而，光伏发电系统的能量转换效率和稳定性一直是研究中的热点问题。
为了提高光伏发电系统的性能，需要采用高效、稳定的电源变换器来实现能量的转换和控制。
Boost变换器是一种常用的DC-DC电源变换器，具有简单、可靠、高效等特点，在光伏发电系统中得到广泛应用。
然而，传统的Boost变换器在光伏发电系统中存在一些问题，如电压脉动、噪声干扰等，影响了系统的稳定性和效率。
因此，需要对传统Boost变换器进行优化，提高其在光伏发电系统中的性能。
本文提出了一种新型的双环电流模式控制策略，用于优化光伏发电系统中的Boost变换器。
通过对系统进行建模和仿真验证，证明了该控制策略可以有效提高光伏发电系统的性能，具有实际应用价值。
2. 光伏发电系统基本原理光伏发电系统由太阳能电池板、电源变换器、电池组等组成。
太阳能电池板将光束转换为直流电能，经过电源变换器的变换和控制，将电能存储在电池组中，同时可以直接驱动电机、电器等。
光伏电池板主要由光敏材料、玻璃、防水材料和导线等组成。
当光线照射到光敏材料上时，光敏材料会将光能转化为电能，产生一定的电压和电流。
光伏电池板的输出特性与辐射度、温度和环境光谱等有关。
3.1 基本原理双环电流模式Boost变换器是在传统Boost变换器的基础上，增加了一个电流环，用于对电流进行控制。
双向DCDC变换器的分析研究
双向DCDC变换器的分析研究双向DC-DC变换器是一种电力电子器件，用于将直流电能从一个电源转换为另一个电源。
它具有很多应用领域，例如光伏发电系统、电动车充电系统等。
本文将对双向DC-DC变换器进行分析研究，包括工作原理、拓扑结构和性能分析。
双向DC-DC变换器的工作原理如下：当输入电压大于输出电压时，变换器工作在升压模式下，将输入电压提升到输出电压。
当输入电压小于输出电压时，变换器工作在降压模式下，将输入电压降低到输出电压。
变换器通过开关管和电感实现电能的传输和控制。
在升压模式下，开关管导通，将电能储存在电感中，然后关断开关管，使储存的电能通过二极管传递到输出端。
在降压模式下，开关管关断，电感中储存的电能通过二极管传输到输出端。
双向DC-DC变换器有多种拓扑结构，常见的有双边激磁变换器、双边换流电感变换器、双边开关电流变换器等。
其中，双边激磁变换器是一种常用的结构，其工作原理如下：当开关管Q1导通时，输入电源通过L1传导到电容C1和负载，此时输出电压上升；当开关管Q2导通时，L2向负载提供能量，同时电容C2对电流进行平滑滤波。
要对双向DC-DC变换器进行分析研究，需要考虑以下几个关键因素。
首先是效率。
双向DC-DC变换器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
高效率的变换器可以减少能量的损耗，提高系统的能量利用率。
影响效率的因素主要包括开关管的导通损耗、电感和电容元件的损耗以及输出负载的功率损耗。
研究如何提高变换器的效率，可以通过优化开关管的驱动方式、选择合适的电感和电容元件以及优化输出负载的设计来实现。
其次是稳定性。
双向DC-DC变换器的稳定性是指输出电压稳定在期望值附近的能力。
稳定性的分析主要包括输出电压的波动范围，以及对输入电压和输出负载变化的响应能力。
实际应用中，稳定性是非常重要的，因为电子系统对电压的稳定性要求很高。
研究如何提高变换器的稳定性，可以通过选择合适的控制策略和设计均衡电压环路来实现。
一种用于可持续能源的隔离型高增益DC-DC变换器
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
电气传动 2021 年 第 51 卷 第 18 期
苏诗慧，等：一种用于可持续能源的隔离型高增益 DC-DC 变换器
高可靠性以及高功率密度的隔离型高增益升压 变换器已经成为一个研究热点。
传统的 Boost 变换器为了实现高升压，存在 极 限 占 空 比 、二 极 管 反 向 恢 复 损 耗 等 问 题[2]。 同 时，当开关管关断时，由于变压器漏感的存在，漏 感 电 流 没 有 回 路 释 放 ，从 而 产 生 很 大 的 电 压 尖 峰，导致需要使用缓冲电路来吸收该存储能量[3]。 为了优化传统 Boost 存在的上述问题，文献[4-5] 使用开关电容型变换器来实现输出电压的高增 益，但是该拓扑对器件的数量需求量大，导致变 换器体积过大，从而降低其功率密度。文献[6-8] 采用了级联 Boost 电路的方法，文献[9]在级联的 基础上增加了有源钳位单元以提升电压增益，但 众多的级联单元对于开关管的同步控制提出了 更高的稳定性要求。文献[10-11]利用耦合电感 提高升压比的同时进一步优化二极管的反向恢 复损耗。文献[12-13]通过在变压器副边侧增加 开关电容来提高升压增益，但是增多的器件降低 了 DC-DC 的可靠性等等。
Key words: high gain；voltage-doubler cell；DC-DC converter；low voltage stress；transformer
当今能源问题日益突出，近年来新型清洁能 源在世界范围内得到了快速的发展。但在等离 子显示板（PDP）、光伏太阳能系统（PV）和燃料电 池等应用中需要具有高功率密度、高效率和低电 磁干扰（EMI）的 DC-DC 转换器。为了满足此类 能源发电的并网和多种应用场合的要求，可再生
光伏发电用DCDC变换器的研究
光伏发电用DCDC变换器的研究光伏发电系统是一种可再生能源发电系统，其核心组件是光伏电池板。
光伏电池板将太阳光转换为电能，但是输出的是直流电（DC）信号。
然而，目前供电系统通常使用交流电（AC）信号。
为了将光伏发电系统中的直流电转换为交流电，需要使用DCDC变换器。
DCDC变换器是一种电源变换器，其工作原理是通过调整输入直流电的电压水平，将其转换为输出直流电的电压水平。
由于光伏发电系统的性能受到环境因素的影响，例如日照强度的变化、电池板温度的变化等，因此需要使用DCDC变换器来实现对输出电压的稳定调节。
光伏发电系统中使用的常见DCDC变换器包括升压变换器、降压变换器和升降压变换器。
升压变换器用于将低电压的光伏发电系统输出电压提升到符合要求的电压水平；降压变换器用于将高电压的光伏发电系统输出电压降至符合要求的电压水平；而升降压变换器则可以实现将光伏发电系统输出电压既升压又降压至符合要求的电压水平。
为了提高光伏发电系统的效率以及电能的转换效率，DCDC变换器的研究十分重要。
目前，研究者们主要关注DCDC变换器的功率密度、稳定性、效率和成本等方面。
首先，研究者们致力于提高DCDC变换器的功率密度。
功率密度是指变换器能够传输的功率与其体积之比。
高功率密度的DCDC变换器可以更好地适应紧凑的光伏发电系统组件，提高系统的整体效率。
其次，稳定性是DCDC变换器研究中一个关键的问题。
由于光伏发电系统输出电压的波动，要使其能够稳定输出，需要提供稳定的电源和控制电路。
因此，研究者需要改进DCDC变换器的控制算法和电源设计，使其能够在不同工况下实现稳定的输出。
另外，考虑到光伏发电系统的可靠性要求，DCDC变换器的可靠性也需要加以考虑。
其次，DCDC变换器的效率是一个重要的研究方向。
效率是指变换器输入功率与输出功率之比。
高效率的DCDC变换器可以减小电能的损失，提高系统的整体效率。
为了提高DCDC变换器的效率，研究者需要选择高效率的开关元件和优化变换器的电路拓扑结构。
一种光伏发电DC-DC变换器
Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
［ 文章编号 ］１ ０ ０ ７— ７ ４ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ２ ７ ８— ０ ７
一
种光伏发 电 Ｄ Ｃ—Ｄ Ｃ变 换 器
李 丹 ，俞 万能 ，郑为 民
（ 集美大学轮机工程学 院，福建 厦 门 ３ ６ １ ０ ２ １ ）
［ 摘要 ］在光伏发 电系统 中为 了控制 蓄电池 的充放 电的稳定 性 ，保护 系统 的安全性 ，设 计 了一 种 以非
变换器具有输入 电压范围广 、输 出电压精度高 以及 良好— Ｄ Ｃ变换器 ；Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５ ；电压电流双闭环控制
［ 中图分类号 ］Ｔ Ｍ ７ １ ２ ［ 文献标志码 ］Ａ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ＤＣ — — ＤＣ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｈ ａ ｉ ｃ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ —
第 ｌ ８卷
第 ４期
集 美大 学学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｍ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖ０ １ ． １ ８ Ｎｏ ． ４
用于光伏发电的串联全桥DC-DC变换器
拓扑 结构 的 比较 如表 １ 所示 。
表 １ 三 种 拓 扑 结 构 的 综 合 比较
拓扑类型
（ 无
器）（ 有
器） 两级式 多级式
进 行 数 学 推 导 以 及 介 绍 了 其 控 制 策 略 ， 后 给 出 最 ＭＡＴ ＡＢ仿真结 果 。 Ｌ
用 于 光 伏 发 电 的 串联 全 桥 Ｄ — Ｃ 变 换 器 ＣＤ
唐 伟， 付 晗 （ 海 海事 大学 物 流 工 程 学 院 ， 海 ２ １ ０ ） 上 上 ０ ３ ６
摘 要 ： 伏 发 电 系统 中 Ｄ — Ｃ 变换 器 的作 用是 使 太 阳能 光伏 电 池 电压 达 到 光伏 系统 逆 变环 节 的 直 流 母 线 电压 的要 光 ＣＤ
ｖ ｒｅ ． Ｆ ｌ ｂ ｉ ｇ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓｓ ｃ ｓ ｌｗ ａ ｅｖ ｌ ｇ ｏ ｒｓ ｔ ｈ， ｉ ｈ ｅ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｈ ｒ ｎ ｆ ｒ — ｅ ｔ ｒ ｕ ｌ ｒｄ ｅｓ ｒ ｃ ｕ ｅｈ ｖ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｕ ｈ ａ ｏ ｒ ｔ ｏ ｔ ｅｐ ｗｅ ｗｉ ｃ ａ ｃ ｈ ｇ ｆ ｉ ｅ ｃ ｆｔ ｅｔ ａ ｓ ｏ ｍ ｃ ｅ ， ｄ ａ ｔｇ Ｏ ｓ ｆ— ｗｉｃ ｉ ｇ Ｓ ａ ｄ ｒ ｕ ｌ ｒｄ ｅＤＣ— ｒ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｔ ｏ ｔｓ ｔ ｈ ｎ ． ｔ ｎ ａ ｄ ｆ ｌ ｂ ｉｇ Ｉ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｉｓｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｖ ｒ ｉ ｎ ｎ ｈ ｉ ｐ Ｘ； ｏ ｖ ｒ ｅ ｓ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｓ ｒｅ — ｏ ｎ ｃｅ ｅ ｓｏ ｓａ ｄ ｔ ｅｒｏ — ｎ
ＴＡＮＧ Ｗ ｅ 。ＦＵ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｉｍｅＵｎｖ ｒｉｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｅｏ ｏ ｉｔ ｇｎ ｅｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ Ｍ ｒｔ ｉｅ ｓｔ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ １ ５， ｉａ ｅ ｃ ｎ ｉ
500 kW光伏发电DC-DC变流器及其控制策略的研究
电气传动2021年第51卷第10期摘要：针对轨道交通、汽车、光伏发电等大功率场合的应用需求，研究并设计了四重交错并联DC-DC 变流器。
详尽分析了所提变流器的工作原理，推导了多重DC-DC 变流器的电感电流纹波和谐波幅值与占空比的定量表达式。
在传统电压、电流双闭环控制的基础上，增加了基于占空比二次分配策略的电感均流控制器，解决了大功率多重DC-DC 变流器相间不均流的问题。
并通过Matlab 仿真模型验证了电路拓扑及控制方案的可行性。
最后研制了一台500kW/1500V DC-DC 变流器样机进行实验验证，实验结果表明该电路拓扑及控制策略能满足大功率场合使用要求，并具备动态响应快、电流及电压纹波小、谐波幅值低等优势，具备很强的实用价值。
关键词：光伏；大功率DC-DC 变流器；交错并联；电感均流控制中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21310Research on 500kW Photovoltaic DC-DC Converter and Its Control Strategy YANG Dongjun ，ZHAO Dong ，ZHANG Lijun ，LI Zeyuan ，CUI Xiaoguang ，HU Bing（CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.，Ltd.，Qingdao 266031，Shandong ，China ）Abstract:According to the application requirements of rail transit ，automobile ，photovoltaic and other high-power occasions ，a multi DC -DC converter of quadruple interleaved was proposed.The working principle of the circuit was analyzed in detail ，the quantitative relationship between inductance current ripple ，amplitude and duty of multi DC -DC converters was derived.Based on the traditional double closed-loop control of voltage and current ，a strategy of inductive current sharing controller based on duty secondary distribution was added to solve the problem that the phase current of high power multi converter is not equal.The feasibility of circuit and control scheme was verified by Matlab model simulation.Finally ，a 500kW/1500V converter was developed for experimental verification.According to the test ，the circuit topology and control strategy can meet the requirements of high-power occasions and have the advantages of fast dynamic response ，small current ripple ，low harmonic amplitude ，etc.，which has strong practical value.Key words:photovoltaic ；high power DC -DC converter ；interleaved parallel connection ；average control scheme of inductive current500kW 光伏发电DC-DC 变流器及其控制策略的研究杨东军，赵栋，张利军，李泽元，崔晓光，胡冰（中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛266031）作者简介：杨东军（1978—），男，大学本科，高级工程师，Email ：************************目前，随着DC-DC 电源在轨道交通、电动汽车、光伏储能等领域的应用范围不断扩展，其功率等级也在逐渐提升[1]。
光伏发电系统前级宽输入DCDC Boost变换器
（1. Shaanxi Key Laboratory of Measurement and Control Technology for Oil and Gas Wells，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，Shaanxi，China；2. MOE Key Laboratoryof Photoelectricity Gas & Oil Logging and Detecting，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，Shaanxi，China）
37
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
电气传动 2020 年 第 50 卷 第 3 期
冷明全，等：光伏发电系统前级宽输入 DC/DC Boost 变换器
1 传统固定斜坡补偿的缺陷分析
Boost 变换器占空比 D>0.5，即输入电压 Ui 小于输出电压 Uo < Uo/2 时，即使没有外部扰动自 身也不能稳定运行［10］，通常采用固定斜坡补偿的 方式来拓宽变换器的稳定工作范围。固定斜坡 补偿的电感电流如图 1 所示。
关键词：光伏发电系统；宽输入电压；DC/DC 变换器；动态补偿 中图分类号：TM 文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd19197
Байду номын сангаас
DC/DC Boost Converter with Wide Input Voltage in Photovoltaic Power Generation System as Pre-stage
光伏发电系统分解介绍——DC-DC转换器
光伏电池板发出的电能是随着天气、温度、负载等变化而不断变化的直流电能，其发出的电能的质量和性能很差，很难直接供给负载使用。
需要使用电力电子器件构成的转换器，也就是DC-DC转换器，将该电能进行适当的控制和变换，变成适合负载使用的电能供给负载或者电网。
电力电子转换器的基本作用是把一个固定的电能转换成另一种形式的电能进行输出，从而满足不同负载的要求。
根据输入和输出的不同形式，可将电力电子转换器分为四类，即AC-DC转换器、DC-AC转换器、DC-DC转换器和AC-AC转换器。
在离网型光伏发电系统中采用的是DC-DC转换器。
它是光伏发电系统的关键组成成分，一般具备有几种功能：最大功率点追踪、蓄电池充电、PID自动控制、直流电的升压或降压以及逆变。
DC-DC转换器，其工作原理是通过调节控制开关，将一种持续的直流电压转换成另一种（固定或可调）的直流电压，其中二极管起续流的作用，LC电路用来滤波。
DC-DC转换电路可以分为很多种，从工作方式的角度来看，可以分为：升压式、降压式、升降压式和库克式等。
降压式转换器（BuckConverter）是一种输出电压等于或小于输入电压的单管非隔离直流转换器；升降压式变换器（Buck-BoostConverter）转换电路的主要架构由PWM控制器与一个变压器或两个独立电感组合而成，可产生稳定的输出电压。
当输入电压高于目标电压时，转换电路进行降压；当输入电压下降至低于目标电压时，系统可以调整工作周期，使转换电路进行升压动作；而升压式转换器（BoostConverter）是输出电压高于输入电压的单管不隔离直流转换器，所用的电力电子器件及元件和Buck转换器相同，两者的区别仅仅是电路拓扑结构不同。
《隔离式光伏发电用推挽正激DC-DC变换器的研究》范文
《隔离式光伏发电用推挽正激DC-DC变换器的研究》篇一隔离式光伏发电用推挽正激DC-DC变换器的研究一、引言随着可再生能源的日益重要性和环保意识的提升，光伏发电技术得到了广泛的应用。
在光伏发电系统中，DC/DC变换器起着关键的作用，能够有效地转换和管理电能。
隔离式推挽正激DC/DC变换器，作为一种高效、可靠的电力电子设备，在光伏发电系统中得到了广泛的应用。
本文旨在研究隔离式光伏发电用推挽正激DC/DC变换器的工作原理、性能分析及其在光伏发电系统中的应用。
二、推挽正激DC/DC变换器的工作原理推挽正激DC/DC变换器是一种基于开关电源技术的电力电子设备，其工作原理是通过两个开关管交替工作，将直流电源的电能转换为高频交流电，再通过变压器进行电压变换和电气隔离。
在推挽正激的工作方式中，两个开关管在一定的频率下交替工作，使变压器初级侧的电流在每个周期内都保持连续，从而提高了效率。
三、隔离式光伏发电用推挽正激DC/DC变换器的特点隔离式推挽正激DC/DC变换器在光伏发电系统中，除了具备传统推挽正激变换器的优点外，还具有电气隔离的特点。
这能有效保障系统的安全性和稳定性。
此外，该变换器还具有高效率、高功率密度、低成本的优点，使其在光伏发电系统中得到了广泛的应用。
四、隔离式推挽正激DC/DC变换器的性能分析在光伏发电系统中，隔离式推挽正激DC/DC变换器的性能直接影响系统的整体性能。
通过对变换器的工作原理和结构进行分析，我们可以发现其具有较高的转换效率和较低的能耗。
此外，该变换器还具有良好的动态性能和稳定性，能有效地应对光伏发电系统中的各种变化和挑战。
五、隔离式推挽正激DC/DC变换器在光伏发电系统中的应用在光伏发电系统中，隔离式推挽正激DC/DC变换器主要用于将光伏电池板产生的直流电转换为适合系统使用的电压和电流。
通过该变换器的工作，可以有效地提高系统的效率和稳定性，同时保障系统的安全运行。
此外，该变换器还可以与其他电力电子设备配合使用，如逆变器、储能系统等，共同构成一个完整的光伏发电系统。
用于光伏发电系统的DC-DC变换器的设计
压的范围有 限制 。采用不隔离的 Ｄ — Ｃ变换器不但可以使 ＣＤ
输 入 电压 升 高 ， 足 后 级 逆 变 器 的要 求 ， 且 可 以 达 到 很 高 满 而 的效 率 ， 可 以方 便 地 实 现 最 大功 率 点 的跟 踪 。 也 本 研 究 主 要 介 绍 光 伏 系 统 中 的 Ｄ — Ｃ变换 器 的设 计 。 ＣＤ 通 过 介 绍 Ｂ ｏｔ 路 的 工作 原 理 ，进 行 仿 真 实 验 ，在 此 基 础 ｏｓ电 上 ， 出详 细 的电 路参 数 和驱 动 电路 、 制 电路 的设 计 方 案 ， 给 控
证 了所 提 出控 制 方 法 的有 效 性 和 可 行 性 。
关 键 词 ： 伏 系统 光
Ｄ ． Ｃ变换 器 ＣＤ
Ｂｏｔ ｏｓ 电路
ＳＭＵ Ｉ Ｋ仿 真 Ｉ ＬＮ
【 图分 类 号 】 Ｍ ６ ［ 献 标 识码 ］ ［ 章 编 号 ］０ ０３ ８ （０ ００ —０ ３０ 中 Ｔ４ 文 Ｂ 文 １ ０ ．８ ６ ２ １ ）６０ ６ ．３
Ｄｅ ｉｎ ｏ ｈ ｓｇ ｆｔ ｅ ＤＣ／ＤＣ ｎ ｅ ｔ ｒｆ ｒＧ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ＰＶ Ｓｙ ｔ ｍ Ｃｏ ｖ ｒ ｏ ｒ － ｏ ｎ ｃｅ ｓｅ ｅ ｉ
Ｚ ａ ｇ Ｙ ｎ Ｓ ｅ ｙ ｈ Ｊａ ｇ Ｊ ｎ ｕ Ｚ ａ ｉｎ ｅ ｈ ｎ ｉｇ ｈ ａ ｉｎ ｉ ｇ ｏ ａ ｈ ｏＪａ ｆ ｉ
（ ｅｔ ｆＥｅｔｃｌ ｎ ｉ ｅｉ ， Ｓａ ｇａ ｉｏＴｎ ｎｖｒｔ Ｓ ａｇ ａ ２ ０４ ， ｈｎ ） Ｄｐ．ｏ ｌ ｒ ａ Ｅ ｇｎ ｒ ｇ ｈ ｎｈ ｉ ａ ｏｇＵ ｉ ｓｙ ｈｎ ｈｉ ０ ２ ０ Ｃ ｉ ｃ ： Ｉ ｈ ｓｐａ ｒ ａ ｍｏ ｌｏ ｏａ ｅｌｕｓｎｇ ＭＡＴＬ ｔ ａ ｔ ｎ ｔ ｉ ｐｅ ， ｄｅ ｆｓ ｌｒｃ ｌ ｉ ＡＢ ｓ ｅ ｔｂｌｓ ｅ ａ ｅ ｎ ｉｓｖ ｌ— ｍｐ ｒ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ． Ｔｈ ｒｎｃｐ ｅ ａ ｈ ｒ ｃ ｉ ｓａ ｉｈ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｔ ｏ ｔａ ｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｃｓ ｅ ｐ ｉ ｉ ｌ ｎｄ ｃ ａ ａ — ｔ ｒｓｉ ｏ ｏ ＤＣ— ｃ ｎｖ ｒｉ ｎ ａ ｅ ａｓ ｎｒ ｄ ｅ ， ｗｈ ｃ ａ ｌｅ ｏ ｍａ ｉ ｍ ｏ ｒ ｐ ｉ ｒ ｃ ｉ ｇ Ａｎ ｓａ ｌｓ ｄ ｌｏ ｅ ｉｔｃ ｆ ｓ ｍｅ ＤＣ ｏ ｅ ｓｏ ｒ ｌｏ ｉ ｔｏ ｕｃ ｄ ｉｈ ｐｐｉ ｄ ｔ ｘ ｍｕ ｐ ｗｅ ｏｎｔｔａ ｋ ｎ ． ｄ ｅ ｔ ｂｉｈ ａ ｍｏ ｅ ｆ ＤＣ— ＤＣ ｏ ｖ ｒｉｎ ｗｉｈ ＰＳ ｉ ｈ ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｔ Ｂ ｎ ｔ ｅ ＭＡＴＬＡＢ， ａ ｒ ｌｔｖ ｐ ｒｅ ｔｓｍｕ ａｅ ｅ ｕ ｉ ｂ ａｎ ｄ． Ｔｈ ｎ， ｈ ｒ ｗａ ｅ ｏ ｙ ｔｍ ｓ ｄｅ ｉｎ ｄ ｅ ａｉｅ ｅｆ ｃ ｉ ｌｔ ｄ ｒｓ ｈ ｓ ｏ ｔｉ ｅ ｅ ａ ｄ ｒ ｆ ｓｓｅ ｉ ｓｇ ｅ ｂａ ｅ ｎ ＡＴｍｅ ａ ６ ａ ｈ ｒｎ ｉｌ ｓｏ ｉ ｉｃ ｉ、 ｍｅ ｓ ｒ ｓｄｏ ｇ １ ｎｄ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｆｍａｎ ｃｒ ｕ ｔ ａ ｕｅｍｅ ｉｃ ｉ、 ｄ ｉｅ ｃ ｒ ｉ ａ ｏ ｔｏ ｉｃ ｔａ ｅ ｍａ ． Ｆｉａ ｌ， ｔ ｅ ｎｔｃ ｒ ｕｔ ｒｖ ｉｃｕｔ ｎｄ ｃ ｎ ｒｌｃｒ ｕｉ ｒ ｄｅ ｎ ｌｙ ｈ ｐ ｏ ｓ ｏ ｔｏ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｒ ｃｉａ ｙ ｔ ｅ ｕ ｔ ｆｅ ｐｅ ｉ ｎ ｓ ｒ ｐｏｅｄ ｃ ｎｒ ｌｍｅｈ ｄ ｒ ｒ ｖ ｄ ｐ ａ ｔ ｌｂ ｈｅ ｒ ｓ ｌｓｏ ｘ ｒｍｅ ｔ ． ｃ Ｋｅ ｙｗｏ ｄｓ ｐ ｏｏ ｏ ｉ ｅｌ ＤＣ． ｏ ｅｔ ｒ ｂｏ ｓ ｉｃｕｔ Ｓ Ｍ ＵＬＩ ｒ ： ｈ ｔｖ ｈａｃ ｃ ｌ ． ＤＣ ｃ ｎｖ ｒｅ ｏ ｔｃｒ ｉ Ｉ ＮＫ
一种三电平高增益DCDC变换器
ZHANG Chao-lan，CHEN Le-peng，PAN Jia-lan （College of Electrical and New Energy，China Three Gorges University，Yichang 443002，China）
1 工作原理
图 1 为三电平高增益 DC-DC 变换器的电路拓扑。 为简化分析过程，作出如下假设：电路中的所有元器 件均为理想器件，不考虑寄生参数；电容 C1、C2 为无 穷大，且电容电压不变；电感电流连续，开关管 Q1 和
收稿日期：2019-01-06 作者简介：张超兰（1997-），女，湖北黄冈人，本科在读，主 要研究方向为电力电子与电力传动； 陈乐朋（1999-），男，湖北云梦人，本科在读，主要研究方向 为电力电子与电力传动； 潘迦蓝（1999-），男，湖北公安人，本科在读，主要研究方向 为电力电子与电力传动。
Key words：DC-DC converter；three-level；high gain
0 引 言
随着人类社会和科学技术的不断进步，光伏发电 因具备分布广泛、无污染等优点，成为研究热点 。 [1-3] 受光电池自身性能的限制，单光电池板的输出电压一 般为 30 ～ 50 V，而并网输入电压为 380 ～ 400 V。因此， 具有高升压能力的 DC-DC 变换器在光伏发电系统中具 有重要作用 [4]。
传统 Boost 变换器可通过增大主开关的占空比提 升输出电压增益。但是，当主开关的占空比过大时， 将导致开关管的电压应力增加，从而增大开关器件的 损伤和开关损耗，降低变换器的效率和稳定性 [5]。因 此，提出了一种基于开关电容结构的 DC-DC 变换器， 通过增加开关电容单元的数量提升输出电压增益，但 开关电容单元的结构较复杂，需配备相应的辅助元件， 大大增加了拓扑结构和控制策略的复杂度，同时在开 关状态切换时易产生电流尖峰，损害元器件 [6]。基于此， 本文提出了一种新型三电平高增益 DC-DC 变换器，具 有电路拓扑简单、开关管电压应力低、输出电压增益 高及控制简单等优点。
基于双向DC—DC变换器的光伏发电系统
Ｂｉ ｉｅ ｔｏ ａ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｌＤＣ —ＤＣ ｎ ｅ ｔＢａ ｅ ｏ ｏ ｏ ｔ ｉ ｗｅ ｓ ｅ Ｃｏ ｖ ｒ ｓ ｄ Ｐｈ ｔ ｖ ｌａ ｃ Ｐｏ ｒＳｙ ｔ ｍ
ＸＵ Ｅ ｎ． Ｉｉ ＹＡ Ｏ ｕ — ｉ ｇ Ｇ ｏ ｘｎ
（ ｅｔｉ ｗｅ ｌｅ ，Ｓ ｕ ｈＣｈ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ １ ６ ０， ａ ｇｄ ｎ Ｃ ｉ ａ ＥｌｃｒｃＰｏ ｒＣｏｌｇｅ ｏ ｔ ｉａ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ， ａ ｇ ｈ ｕ ５ ０ ４ 以大 大提 高光伏 板 的利用 效率 。 可
２ 串 、 联 连 接 的 ＭＰ Ｔ 电路 并 Ｐ
图 １为光伏 电池 在不 同温 度 、 射强 度 下 的 辐
Ｐ—Ｖ 特 性 。
生 较 大 的 变 化 ； ） 伏 电 池 的 转 换 效 率 低 而 且 价 ２光
格 昂贵 ， 初期 投入 较大 。 因此 ， 了充分 利用 光伏 为 组 件所 产生 的能 量 ， 常 在 光伏 组 件 和 负 载 之 间 通
Ａｂｓｒ ｃ ： ｓｍ ｐ ｅ ｂ ｄ ｒ ｃ ｉｎａ ｔ ａ ｔ Ａ ｉ ｌ ｉ ｉｅ ｔｏ ｌＤＣ — ＤＣ ｗｅｒ ｃ ｖｅ ｔ ｒ ｆ ｓａ ｐｏ ｏｎ ｒｅ ｏｒ ｔ ｎｄ— ｌ ｅ ｈｏ ｏｖ ｔ ｉ ｐ ａｏｎ ｐ ｔ ｏｌａｃ ｏｗｅ ｎ ｒ ｔｏ ｒ ｇｅ ｅ ａ ｉｎ ｗａ ｒ ｓ ｎｔ ｄ， ｎ ｒ ｌｅ ｏ ｅ ｔ ｄ ｍ ａ ｍ ｕ ｗ ｅ ｏｉ ｒ ｃ ｎｇ （ ＰＰＴ） ｓ ｓ ｅ ｗ ａ ｌｏ ｉ ｒ ｕｃ ｄ，ｏ ｓ ｐ ｅ ｅ ｅ ａ ｄ ａｐａ ａ ｌｌｃ ｎｎ ｃ ｅ ｘｉ ｍ ｐｏ ｒｐ ｎｔｔ ａ ｋｉ Ｍ ｙ ｔ ｍ ｓａｓ ｎｔｏｄ ｅ ｔ ｒ ａｉｅ ｔ ｅ ｆ ｃｔ ｅ ｌ ｈ ｕｎ ｉ ｆｂａ ｔ ｒ ｈａ ｇｅ ｎｄ ｓ ｅ — ｐ ｃ ｎｖｅ ｔ ｒ Ｔｈ ａｒ ｌｅ ｏ ｚ ｏｎｓｏ ｔｅ ｙ ｃ ｒ ｒａ ｔ ｐ ｕ ｏ ｒｅ． ｅ ｐ ａ ｌｌｃ ｎｎｅ ｔｏｎ ｏｆｔ ＰＰＴ ｙｓ ｅ ｅ ｃ ｉ ｈｅ Ｍ ｓ ｔｍ ｒ —
光伏发电系统直流变换器的设计
光伏发电系统直流变换器的设计摘要太阳能是一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经挤、清洁环保等优点。
因此，太阳能的利用越来越受到人们的重视，而太阳能光伏发电技术的应用更是人们普遍关注的焦点。
近年来，随着国内多个多晶硅生产项目的陆续完成，我国即将实现光伏电池原材料的自给，大规模推广光伏并网发电系统的时代即将到来。
目前国内实际应用的光伏发电系统仍以独立系统为主，并网系统则刚刚起步，而且国内自主研制的光伏并网系统存在着系统运行不稳定，可靠性低的弱点而且保护措施不全，容易引起事故，与建筑一体化的问题也没有得到很好考虑。
在上述背景下，本文在光伏发电技术方面做了若干设计工作。
太阳能电池的输出特性受外界环境因素如光照、温度的影响，为了跟踪太阳能电池的最大功率点，提高太阳能电池的利用率，常在光伏发电系统中加入由最大功率点跟踪算法控制的直流变换环节。
本文重点研究了应用于中小功率的多支路、两级式的光伏并网系统的直流变换器。
本文在介绍了太阳能电池的发电原理的基础上，探讨了进行最大功率点跟踪的必要性及利用直流变换器实现太阳能电池最大功率点跟踪的原理。
在介绍和分析现有的最大功率点跟踪算法之后，本文使用MATLAB对两种常用的最大功率点跟踪算法：扰动观察法和电导增量法进行了仿真研究，进而提出了一种变步长的电导增量法，改善了最大功率点跟踪的动态性能。
关键词：光伏并网，最大功率点跟踪，MATLAB建模，直流变换器THE DESIGN OF PHOTOVOLTAIC SYSTEM DC/DCCONVERTERABSTRACTThe solar energy is one kind of green and renewable energy source which has the advantages of big reserve, low cost, and do not pollute the environment. Therefore, the use of solar energy is attracting more and more people’s attentio ns, and the solar photovoltaic technology is generally the focus of attention. In recent years, alo ng with the comp letion of many domestic polycrystalline silicon production projects one after another, our country will soon realize self-sufficiency in the material of photovoltaic cells, the era of promoting large-scale grid-connected PV system is just around the corner. At present, the applicatio n of the photovoltaic system is still based on independent ones and grid-connected system is still in its infancy. In addition，there are weaknesses of Instability in the running, low reliability and lacks of protective measures in domestic photovo ltaic system and the problem of build ing with construction is not considered. With the above background，we have carried out a number of studies on the subject of photovoltaic power generation techno logy.The output characteristics of the so lar cell are affected by environmental factors such as light，temperature. In order to track the maximum power point of the solar cells to increase the utilizatio n of them, the DC/DC converters which are controlled by maximum power point tracking algorithm are needed in these photovo ltaic systems. The paper focuses on the DC/DC converter which is used to the small or medium sized multi-string two-stage grid-connected PV system. Power small and medium-sized power of multi-slip, two-stage photovoltaic grid-DC converter system.On the basis of introducing the solar power generation principle, the paper discusses the necessity and the principle of achieving maximum power point tracking with DC/DC converter. After introducing and analyzing the current maximum power tracking algorithm, we research two typical of algorithms, P&O and INC with MATLAB and propose a variable step conductance Increment method to improve the performance of maximum power point tracking.KEY WORDS: grid-connected PV, MPPT, MATLAB simulation, DC/DC converter目录前言 (1)第1章直流变换器主电路的设计 (5)§1.1光伏发电系统直流变换器的特点 (5)§1.2系统总体框图 (6)§1.3直流变换器主电路结构的设计 (7)§1.4直流变换器电路元件的选择 (10)§1.4.1光伏发电系统直流变换器的性能分析 (10)§1.4.2光伏发电系统直流变换器的器件选择 (10)§1.5 小结 (11)第2章最大功率点跟踪技术 (12)§2.1太阳能电池的特性及MPPT研究的必要性 (12)§2.1.1太阳能电池的发电原理及特性 (12)§2.1.2太阳能电池结温和日照强度对太阳能电池输出特性的影响 (14)§2.1.3太阳能电池最大功率点跟踪研究的必要性及实现原理 (15)§2.2基于直流变换器的MPPT实现原理 (16)§2.3最大功率点跟踪算法 (17)§2.3.1恒压跟踪法(Constant V oltage Track ing，CVT) (17)§2.3.2扰动观察法(Perturb & Observe Algorithms，P&O) (18)§2.3.3电导增量法(Incremental Conductance Algorithm ,INC) (19)§2.4 小结 (20)第3章系统硬件电路建模 (21)§3.1 S imulink的简介 (21)§3.1.1 Simulink基础知识 (21)§3.1.2 Simulink模块库介绍 (22)§3.2 系统建模 (24)§3.2.1 太阳能电池的模型和仿真波形 (24)§3.2.2 系统总体建模 (26)§3.3 小结 (26)第4章系统调试和性能分析 (27)§4.1 MPPT控制算法仿真过程及结果 (27)§4.1.1 正常光辐照度条件下MPPT的跟踪效果 (27)§4.1.2低光辐照度的条件下MPPT的跟踪效果 (28)§4.1.3光辐照强度变化的条件下电导增量法的跟踪效果 (29)§4.2直流变换器主电路的性能测试 (30)§4.3 小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (34)附录 (35)前言能源问题始终是倍受我国和世界各国关注的一个热点和难点问题。
光伏发电系统中双向DC-DC变换器参数设计
光伏发电系统中双向DC-DC变换器参数设计李梦桃;曹立学;李良井;罗俊【摘要】双向DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电系统,为了提高变换器的性能,提出一种双向DC-DC变换器参数设计方法。
分析了双向DC-DC变换器的工作原理,根据工作在升压模式时电感电流连续及负载电压纹波率的要求,同时兼顾工作在降压模式时电感电流纹波率要求,对变换器电感和电容参数进行了优化设计,最后在PSIM软件环境下对设计方法进行了仿真验证。
结果表明,所提出的双向DC-DC变换器参数设计方法可行、有效。
【期刊名称】《陕西理工大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2017(033)006【总页数】6页(P19-24)【关键词】双向DC-DC变换器;光伏发电系统;纹波率;参数设计【作者】李梦桃;曹立学;李良井;罗俊【作者单位】陕西理工大学电气工程学院,陕西汉中723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西汉中723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西汉中723000;陕西理工大学电气工程学院,陕西汉中723000;【正文语种】中文【中图分类】TM46随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，人类需要越来越多的能量支撑。
地球现存的石油、煤、天然气等传统能源的储量越来越少，但是太阳能、风能、潮汐能等新能源却是可再生、可重复循环利用的。
我国新能源储量丰富，发展新能源发电符合可持续发展的战略选择，并且可以实现能源结构、保护环境、应对气候变化、转变经济发展方式等的调整[1]。
太阳能光伏发电，可并网将所发电能输送至大电网，也可独立运行将所发电能提供给负载，同时储存于蓄电池或超级电容内以平衡电能产量不均等问题。
图1 蓄电池储能装置的独立光伏发电系统在独立运行的光伏发电系统中，通常设置一个单向的直流变换器，将太阳能板发出的直流电转换为在某一确定范围内波动的电压输送至直流母线。
由直流母线直接向负载提供能量，与此同时，也向蓄电池充电以储存能量。
在光照变弱等导致太阳能板发电不足的情况下，启动蓄电池向负载继续供电，达到削峰填谷的作用，维持负载稳定运行[2-4]。
直流模块式光伏发电系统前级DCDC变换
第 ３０ 卷 第 ８ 期
陈 双等：直流模块式光伏发电系统前级 ＤＣ／ＤＣ 变换研究
· １８５ ·
图 ２ 主 电 路 拓 扑 Ｆｉｇ．２ Ｍａｉｎ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏｐｏｌｏｇｙ
当开关管 Ｓ导通时，反激变 压 器 Ｔ 原 边 电 感 储 存 能 量 ，流 过 电 感 的 电 流 线 性 上 升 ，此 时 负 载 仅
制 ，采 用 带 有 输 入 电 压 前 馈 控 制 的 电 压 闭 环 控 制 策 略 实 现 直 流 母 线 的 稳 压 控 制 。 试 验 结 果 表 明 ，该 方 案 可 行 。
关键词：直流母线；ＤＣ／ＤＣ 变换器；反激变换器；光伏发电；最大功率跟踪
中 图 分 类 号 ：ＴＭ９１４
文 献 标 志 码 ：Ａ
基 于 直 流 模 块 的 性 能 要 求 ，采 用 结 构 简 单 、电 压增益较 高 的 反 激 变 换 器 作 为 前 级 直 流 模 块 的 ＤＣ／ＤＣ 变换器。主电路 拓 扑 见 图 ２。 图 中，Ｔ 为 反激变 压 器；Ｓ 为 开 关 管；Ｄ 为 整 流 二 极 管；Ｃ 为 输出滤波电 容；Ｒ 为 负 载 电 阻；Ｖｇ为 输 入 电 压；Ｖ 为输出电压；ｎ 为变压器副边与原边的匝数比。
收 稿 日 期 ：２０１２－０１－０９，修 回 日 期 ：２０１２－０３－０６ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 青 年 基 金 资 助 项 目 （５１１０７０７９）；浙 江 省 教 育 厅 基 金 资 助 项 目 （Ｙ２０１０１８９９５） 作 者 简 介 ：陈 双 （１９８７－），男 ，硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 光 伏 并 网 发 电 技 术 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｅｎｓｈａｎｇ９００＠１６３．ｃｏｍ 通 讯 作 者 ：陈 卫 民 （１９７２－），男 ，副 教 授 ，研 究 方 向 为 新 能 源 发 电 、参 数 检 测 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｗｍ＠ｃｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一种光伏发电DC-DC变换器
李丹，俞万能，郑为民
(集美大学轮机工程学院，福建厦门 361021)
［摘要］在光伏发电系统中为了控制蓄电池的充放电的稳定性，保护系统的安全性，设计了一种以非隔离型的Buck/Boost拓扑结构为主电路的DC-DC变换器、设计了电路的参数，提出了基于电压、电流双闭环的控制算法，采用微处理器TMS320F28335为控制核心，开发了控制系统.实验结果表明：该DC-DC变换器具有输入电压范围广、输出电压精度高以及良好的动态、稳态特性.
[关键词]光伏阵列；DC-DC变换器；TMS320F28335；电压电流双闭环控制
Research and Development of a Photovoltaic DC-DC Converter
LI Dan，YU Wan-neng，ZHENG Wei-ming
(Marine Engineering Institute，Jimei University，Xiamen 36102，China) Abstract：The electrical energy from solar photovoltaic array is influenced by solar light intensity and environmental factor and has strong randomness,instability and gap characteristics.A DC-DC converter having wide input voltage,output voltage and high precision was designed in this paper.A non-isolated Buck/Boost topology was used as the main circuit of DC-DC converter,the parameters of the circuit were given and a control algorithm was proposed based on voltage,current double closed loop.The system took the high-speed high-performance micro processor
TMS320F28335 as the control core to develop its control system.The experimental results showed that the DC-DC converter had a wide input voltage range, a high output voltage precision and the good dynamic and steady-state characteristics. Key words：Photovoltaic array；DC-DC converter；TMS320F28335；voltage and current double closed loop control。