基于四管Buck-Boost的数字控制光伏功率优化器的研究

基于四管Buck-Boost的数字控制光伏功率优化器的研究
在当前全球能源日益枯竭、生态环境恶化以及温室效应等问题的背景下,光伏发电受到世界各国的高度重视,并获得了快速的发展。

光伏阵列结构优化方式以及功率优化拓扑的选择与控制是解决光伏阵列能源利用不充分、系统效率低的关键因素。

论文就小规模独立式光伏发电系统的阵列结构及DC/DC优化器展开了深入的探讨和研究。

论文阐述了光伏发电系统的研究现状和存在的问题,深入分析了基于四管Buck-Boost变换器功率优化器的关键问题。

首先对常见的功率优化结构进行简单的介绍,针对各自的结构上的特性以及能量传输的特点,分析了其优点和存在的问题。

论文特别对并联分布式功率优化结构的工作原理进行详细分析,针对该结构的输入输出特性,论文以四管
Buck-Boost变换器为拓扑设计其功率优化器。

由于数字控制灵活性高、抗干扰能力强,且成本较低,因此论文采用基于DSP 的数字控制方式。

四管Buck-Boost具有两个自由度的特性,其控制方式可分为单占空比和双占空比,控制环路可分为单环控制和双环控制。

通过分析各自优缺点,采用了单环双占空比控制策略。

在此控制策略的基础上,论文针对系统的平稳过渡、环路控制、数字PID补偿器设计等问题进行了详细的分析和论述。

另外,光伏发电系统控制器的建模方式为输入控制建模,在不同工作模式下,论文推导了各自的平均小信号模型,并根据原始系统传递函数设计了数字分段补偿器,对不同工作模式进行PI补偿,以提高系统的动态性能。

最后,论文阐述了系统的基于数字控制的硬件架构,重点介绍了系统关键电路的硬件设计,搭建了
660W的光伏发电实验平台。

论文对四管Buck-Boost的最大功率点跟踪功能进行了测试和波形分析,并对系统效率进行了逐点统计。

实验波形和数据有效地验证了论文理论分析的可行性。