太阳能功率优化器升压系统的研究与实现

太阳能功率优化器升压系统的研究与实现
目录
第1章绪论 (3)
1.1 现如今全球的能源状况 (3)
1.2 太阳能的优点 (3)
1.3 国内外太阳能光伏发电的发展现状 (3)
1.4 太阳能光伏发电系统所面临的问题 (3)
1.5 本文的研究目的和进度安排 (3)
第2章太阳能光伏电池 (3)
2.1 太阳能光伏电池的工作原理 (3)
2.2 太阳能光伏电池的种类 (3)
2.3 太阳能光伏电池的输出特性 (3)
2.4 太阳能光伏发电系统的组成 (3)
本章小结 (3)
第3章光伏阵列架构的分析 (3)
3.1 集中式MPPT架构 (3)
3.2 分布式MPPT架构 (3)
3.3 接入功率优化器（MPPT）的光伏阵列架构 (3)
本章小结 (3)
第4章DC-DC变换器 (3)
4.1 DC-DC变换器的种类 (3)
4.2 升压式DC-DC变换器 (3)
4.3 降压式DC-DC变换器 (3)
4.4 升/降压式DC-DC变换器 (3)
本章小结 (3)
第5章实现最大功率点跟踪的原理分析 (3)
5.1 阻抗匹配的原理 (3)
5.1.1 简单电路中阻抗匹配的原理 (3)
5.1.2 升压式DC-DC变换器实现阻抗匹配的原理 (3)
5.1.3 降压式DC-DC变换器实现阻抗匹配的原理 (3)
5.2 MPPT算法的介绍 (3)
5.2.1 恒定电压控制法 (3)
5.2.2 扰动观察法 (3)
5.2.3 导纳增量法 (3)
本章小结 (3)
第6章TMS320F28035微控制器 (3)
6.1 TMS320F28035的介绍和亮点 (3)
6.2 TMS320F28035的引脚分配 (3)
6.3 TMS320F28035的引脚功能 (3)
本章小结 (3)
第7章系统设计 (3)
7.1 DC-DC级的实施 (3)
7.2 扰动观察算法的实现 (3)
7.3 改进型扰动观察法 (3)
本章小结 (3)
总结与展望 (3)
致谢 (3)
参考文献 (39)
第1章绪论
1.1 现如今全球的能源状况
随着社会的发展和人们生活水平的提高，我们也增加了对能源的需求量。

众所周知，我们现在正广泛使用的石油、天然气还有煤炭等这些不可再生资源的存储量正在逐渐减少。

现在，如果我们不立即行动起来使能源问题得到妥善解决，势必将会大大的影响社会的发展和人们的日常生活。

所以，解决能源问题将成为21世纪的一个重要举措和挑战。

绝大数国家的能源主要是以不可再生资源为主，这也带来了许多的隐患。

例如：全球的二氧化碳排放量大约为每年二百多亿吨，这一问题是全球变暖的主要导火索，我们都知道全球变暖将会导致海平面的升高，海水将会大量涌出，许多地区将会面临被淹没的危机，人们将会失去生命和财产甚至是家园。

这正是因为这些燃料中含有硫氧化物在空气中燃烧后将会形成酸雨，导致全球的酸雨排放量增多，酸雨对于农业，畜牧业还有建筑业等都有非常严重的危害。

再就是，燃料中的碳元素如果在氧气含量少的情况下形成不完全燃烧，将会产生一氧化碳，我们都知道过多的一氧化碳一旦与人体内的血红蛋白结合的话，这个时候，人体内血红蛋白的携氧能力相会变得很弱，人体一旦吸入的氧气含量少，就很有可能使人产生窒息。

所以人们一旦吸入了过量的一氧化碳将会面临严重的生命危险。

自从邓小平同志实行改革开发之后，我国的经济慢慢复苏，逐渐形成了一个快速发展的局面，但是却受到能源储存量的限制。

我国的能源利用主要是以非常稀缺的不可再生资源为主。

根据国土资源局的预测，我国的石油和天然气的储量将会在五十年左右枯竭，煤炭的储量也将会在二百年左右用光，所以我们要加快对新能源开发的步伐。

随着“可持续发展”这一概念的深入人心，这要求我们必须要开发出取之不尽，无污染，成本低的新能源[1]。

太阳能这一友好型能源成为全球人们关注的焦点。

1.2 太阳能的优点
现如今人们对太阳能的利用主要有两种方式：光电转换和光热转换。

前者的转换方式具有无限潜力并发展迅速。

它主要具有以下优点：
（1）它是丰富的能源之一，不需要搭建传输电线，对于交通运输不便利的农村、孤岛还有边远山区来说，可以很方便的开发利用。

（2）总所周知，太阳能是一种清洁的能源，再利用之后不会产生像废气、废水、噪音等污染，可以使环境得到很好的保护。

（3）对于可靠性要求高的场所，太阳能光伏发电系统是首要选择，出故障的概率
低，运行维修容易。

（4）太阳能光伏发电系统安装简单，同时它是模块化安装，可以根据客户的实际需求来选择要安装的容量。

太阳能及其开发系统有着无与伦比的优点，如果能够很好的利用太阳能，一定能够更好的造福于人类[2]。

1.3 国内外太阳能光伏发电的发展现状
太阳能光伏发电具有许许多多的优点。

国外对太阳能光伏发电方面已经提出和实施了很多的计划方案。

如“百万太阳能屋顶计划”“光伏建筑物计划”“1000太阳能屋顶计划”“新阳光计划”等。

其发电技术伴随着科技的不断进步，从而应用的越来越普遍。

我国的太阳能光伏发电系统起步虽然晚了一些，但是却以较快的速度在发展。

不仅解决了部分国内市场的需要同时也在人们的生活中起到了无可替代的作用。

但是，与发展国家的差距还是很大的。

所以我国面对的考验仍然较为严峻。

2013年对于太阳能光伏发电是具有历史性的一年，全球的光伏发电系统装机容量累计达到了136.7GW，相对于2012年增长了35%。

从世界范围的角度来说，光伏发电系统现在已经完成了对初期的开发阶段。

总之，如果可以使太阳能这一可再生资源得到最大的利用率，这将成为具有非常重要意义的创举。

1.4 太阳能光伏发电系统所面临的问题
能源系统设计工程师面临的一个重大挑战是找到一个发电效率和成本效益俱佳的太阳能发电系统。

太阳能电池板或者发电系统也存在着一系列的不匹配问题，如生产工艺，产品老化，污渍灰尘，光线被遮挡等。

能够将太阳能电池板上的阴影问题得到解决，显得尤为重要。

为什么这么说呢？太阳能电池板被阴影遮挡后将会停止光电转换，降低整串太阳能电池板的发电效率。

同时，生活中有太多的可能产生阴影问题的因素：树荫遮挡，鸟粪坠落，云彩流动等等[3]。

这些都将会引发光伏组件的失配问题。

根据美国半导体实验室的实验数据得到太阳能光伏系统被不同大小的阴影所遮挡将导致的能量损失数据，如下表1-1：
表1-1 太阳能光伏系统阴影遮挡面积所导致的能量损失
从上表中可能看出，仅仅一小部分的阴影遮挡面积也将会导致较大的能量损失。

在《光子国际》杂志中曾提到，如果阴影将屋顶光伏系统的光伏阵列遮挡了20%的面积，其输出的功率将会较少81%，可想而知，这时屋顶光伏系统将会变得没有任何作用[4]。

太阳能光伏发电的主要应用有：光伏幕墙，太阳能农业大棚，太阳能路灯，太阳能车棚等。

图1.1 太阳能光伏发电的主要应用
1.5 本文的研究目的和进度安排
在太阳能光伏发电系统的工作过程中，让每一块太阳能电板发挥它的最大功率。

本文设计一种功率优化器，安装在每一块太阳能电板的背面，实现太阳能电板的最大功率点跟踪，即MPPT。

使每一块太阳能电池都工作在最佳的工作点上，让整个太阳能光伏系统的发电量达到最优状态。

第2章太阳能光伏电池
虽然本文研究的是太阳能功率优化器，但是光伏电池的基本特性会为本文奠定良好的理论基础，所以本章主要是介绍与光伏电池相关的理论。

2.1 太阳能光伏电池的工作原理
光伏电池的作用就是吸收太阳能的光能然后转化为我们所需要的电能[5]。

太阳能光伏电池是利用半导体P-N结的光生伏打效应制成，光生伏打效应就是指一种物质在吸收了光能之后转化为电动势的结果，这种转化效率在半导体中转化的效率是最高的[6]。

光伏电池从本质上来讲就是一个简单的P-N结。

该材料一般是由硅原子构成，硅原子甚至任何一个原子都是由带正电的原子核和与原子核相反电性的带负电的电子所组成，硅原子有4个电子围绕在原子核周围，因为其稳定性较差，所以当受到一定大小的力的作用时，硅原子外的四个电子就会脱离轨道，成为自由移动的电子。

又因为位置所发生了改变，就会在原来电子运动的位置上留下“空穴”。

如果在硅晶体中掺入硼、嫁等元素，这样的元素会产生力的作用吸收硅原子外部的电子，硅就成了空穴型半导体，用符号P表示；如果在硅晶体中掺入磷、砷等元素，这样的元素的电子反而会受到硅的原子核的吸引力，这样混合所构成的物质就形成了电子型半导体，用符号N代表。

若把这两种N型半导体和P型半导体结合，那么，一个P-N结就会在他们的交界面形成。

如下图2.1所示，当阳光照射在光伏电池上时，电子受到光照，获得了能量，便向N型区移动，从而N型区汇集了大量的电子，N型区就会带负电，与此同时P型区汇集了大量的“空穴”移动，P型区就会带正电。

N型区和P型区形成电势差，两端便产生了电动势，也就是我们俗称的电压。

我们称这种现象为“光生伏打效应”。

如果这时分别在其两端接上金属导线，一定会有电流从中流过[7]。

图2.1 光生伏打效应简图
2.2 太阳能光伏电池的种类
目前广泛使用的太阳能光伏电池主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅，下表2-1介绍了
这三种太阳能光伏电池的转化效率。

表2-1 三种类别的太阳能光伏电池的转化效率
这里我们所说的理论上的转化效率为：
理论转化效率=（太阳能光伏电池输出的能量/实际太阳照射的能量）
从上表可以看出单晶硅理论上的转化效率最高，但是使用单晶硅的成本也是最多的。

每一种材料都有其各自的优点和缺点，所以我们在选择材料的时候，应该根据具体的实际情况进行选择。

2.3 太阳能光伏电池的输出特性
从下图2.2中我们可以看到，在太阳能电池内有一个P-N 结，因此可将其视为一个二极管。

流过P-N 结的电流为d I ，d I 为光生电流，受到光照强度、环境温度、光照面积
等因素影响[8] [9]。

图2.2 太阳能电池的等效电路原理图
当没有受到光照时，根据二极管的特性，对于d I 有如下的表达式： 0exp 1d qE I I AKT ⎡⎤⎛⎫=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ （2.3-1） ● q 为电子电荷
● K 为玻尔兹曼常数
● A 为二极管因子，当正偏电压大时，A 取1；当正偏电压小时，A 取2
● T 为绝对温度
● 0I 为二极管的反向饱和电流，表达式为：
1/21/2011g E p n KT C V A n D p D D I AqN N e N N ττ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥=+ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦ （2.3-2）
在这个表达式中：
➢ A 为P-N 结的面积
➢ C V N N 、为导带和价带的有效密度
➢ n p D D 、为电子和空穴的扩散系数
➢ n p ττ、为电子和空穴的少子数目
➢ g E 为半导体材料的带隙
根据上面所讨论的公式和图2.2，可以得到光伏电池输出的电流大小为：
()0q =exp 1S S L P V IR V IR I I I AKT R ⎧⎫⎡⎤++⎪⎪---⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭ （2.3-3）
我们考虑电路为理想情况，S R 这个串联电阻阻值很小，p R 这个并联电阻阻值很大。

可以得到在理想情况下光伏电池输出的电流为：
0q =-exp 1L V I I I AKT ⎡⎤⎛⎫- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ （2.3-4）
光伏电池输出的电压为：
d ln 1q L I I AKT V I ⎛⎫-=+ ⎪⎝⎭ （2.3-5）
也可以进一步得到光伏电池的开路电压为：
00=ln 1ln q q SC SC I I AKT AKT V I I ⎛⎫⎛⎫+≈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （2.3-6）
通过上述对公示进行的变换和大量的文献资料可以清晰的得出在有光照情况下和没有光照情况下太阳能光伏电池的电流与电压的关系曲线（暂时不考虑周围湿度和环境温度的影响），如下图。

图2.3 有光照和没有光照的情况下太阳能光伏电池的电流与电压的关系曲线
把上图2.3中有光照的情况下电流-电压曲线上下颠倒过来看，得到下图的电流-电压关系曲线，又因为太阳能电池的输出功率为输出电流乘以输出电压，可以得到： 0q -exp 1OUT L V P V I V I I AKT ⎧⎫⎡⎤⎛⎫=⨯=⨯-⎨⎬ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎩⎭ （2.3-7）
由上述公式可以看出在光照情况下太阳能电池的功率与电压的曲线为单峰曲线： 0OUT dP dV = （2.3-8）
可以得出在输出功率为最大值时，最佳电压点OP V 为：
0exp 11OP OP SC qV qV I AKT AKT I ⎛⎫⎛⎫+=+ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭ （2.3-9）
最佳电流点OP I 为：
()
()0()/1/SC OP OP OP I I qV AKT I qV AKT +=+ （2.3-10）
综上，可以得到下图2.4。

图2.4 有光照情况下太阳能光伏电池的逆电流与电压、功率与电压的对应关系曲线太阳能光伏电池的输出特性还与环境湿度、温度、辐射光强等诸多因素有关，因为本文研究光伏电池的输出功率与这些因素的影响没有太大联系，所以此处不再赘述。

2.4 太阳能光伏发电系统的组成
太阳能光伏发电系统按照是否与常规电力系统相连可以分为独立运行系统与并网运行系统[10]。

基本上是由光伏阵列、能量优化控制器、逆变器、存储器件、变压器这些部分组成。

前三个部分是每一个太阳能光伏发电系统所必备的，后面两个部分要根据具体的场合还有用户的需求来决定是否一定安装[11]。

这两种运行系统也都具有各自的优点与缺点，在实际选择的时候也要根据具体要求来决定。

这两种运行系统都需要由微处理器通过MPPT算法控制DC-DC变换器开关的通断来调节太阳能光伏电池的输出，其主要目的就是调节负载的大小使其与太阳能电池板之间实现匹配，从而能让太阳能光伏发电系统工作在最优点，这样我们就可以得到最大能量的输出。

本章小结
本章主要介绍了太阳能光伏电池的工作原理和种类，还有光伏电池在有光照情况下的逆电流与电压、功率与电压的对应关系。

主要是为了后续的MPPT算法做一个良好的铺垫。

第3章光伏阵列架构的分析
如果一个大型的发电站想要得到更多的能量输出，那么从直观上来讲就需要安装更多的太阳能电池板，所付出的代价就是成本的增加。

为了使两者兼顾，就必须要提高其中一部分甚至全部的太阳能电池板的发电效率，从而将会解决许多的供电问题。

3.1 集中式MPPT架构
假设终端用户需要一个350V、5000W的太阳能发电系统，根据能量守恒原理，则这个系统需要整合20个250W太阳能电池板。

把十块35V的太阳能电池板串联在一起增大电压，构成一串350V、2500W的太阳能电池组。

把二串2500W的电池组并联起来增大电流，可向中央逆变器输送350V、5000W的电能，如下图3.1所示。

图3.1 5000W的太阳能发电系统的设计图
这个架构的缺点显而易见：从图中可以看出中央逆变器对整个阵列执行MPPT优化，如果一个甚至是几个太阳能电池板受到阴影的影响，那么这些电池板的输出功率就会降低，这个时候单一的中央逆变器因为无法发现这些电池板输出功率降低了，也就无法从这个太阳能电池板阵列收集到最大的电能[12]。

因此，每个太阳能电池板上都应该独立进行MPPT优化过程。

太阳能板上的遮蔽物将会阻断太阳光线照射到太阳能板上，如果受到阴影影响的太阳能板是一串电池板中一个，那么该串太阳能板的输出功率都会下降。

通过给每一个太阳能板上跨接一个旁通二极管，如图3.2所示，就可以降低阴影问题对输出功率的影响。

在正常条件下，输出电流会经过这一串内的每一块太阳能电池板。

当其中的一个电池板受到阴影的影响后，它的电流源将会变弱。

将会导致整串电流流经电阻值很大的Rp，所以，受到阴影影响的太阳能板将变得过热。

给板子并联一个旁通二极管，就可以绕开
受阴影影响的太阳能板，也就有效地防止其出现热斑的情况。

图3.2 降低阴影的负面影响，给受影响的太阳能板上跨接一个旁通二极管图3.2的设计方案相对3.1的设计方案，太阳能光伏发电效率大大提高，但是这种解决方案还是不理想。

3.2 分布式MPPT架构
中国无锡太阳能电力有限公司申请的一项“带有分布式MPPT单元的光伏发电系统”的专利，这个专利里面涉及了太阳能光伏发电系统的分布式MPPT架构[13]，使每一条光伏发电板的线路中都串联一个MPPT单元。

如下图3.3所示。

图3.3 分布式MPPT架构
这种分布式MPPT架构相对于集中式架构，在有阴影遮挡的情况下，太阳能光伏发电系统的输出效率有了大幅度的提高，但是当其中一个板子受到阴影遮挡时，仍然会影响本串所有光伏电池的发电效率。

当串联电路中光伏电板个数少，并联电路多的情况下，这种分布式MPPT架构是非常适用的。

但是在相反情况下，还应该额外考虑其他方案。

3.3 接入功率优化器（MPPT）的光伏阵列架构
上面所提到的当串联电路中的光伏电板个数多的情况下，可以考虑此种架构模式。

图3.4 接入功率优化器（MPPT）的光伏阵列架构
上面所介绍的接入功率优化的光伏阵列架构，在每一个光伏电池后面都接入MPPT 单元，这样每一个光伏电池都相当于独立的模块，当其中一个甚至几个太阳能电池板都受到阴影等因素的影响时，但是因为其余的光伏电板的功率都处于最大的情况，受到阴影等因素影响的太阳能电池板对没有受到影响的太阳能电池板是没有任何负作用的，这样就可以使整体的功率达到最大，所以转化效率非常明显。

虽然，此种架构在阴影的影响下，其整体的转化效率很大，但是代价是随着功率优化器所安装的数量的增多，成本也大大增加。

所以在选择安装系统的时候，也是要按照具体的情况，考虑各方面的因素，在两者之间选择最适合的平衡点。

本章小结
本章主要是介绍了三种光伏阵列的架构，接入功率优化器的光伏阵列架构对受阴影影响的情况下，仍然具有良好的转化效率，在不考虑成本的条件下，是一个非常不错的选择。

本次设计中就是选择的这种光伏架构。

第4章 DC-DC变换器
上一章已经介绍了采用接入功率优化器的光伏阵列架构可以解决光伏阵列受到阴影的问题并且可以调整其工作在最大功率点上。

而功率优化器就是由一个DC-DC变换器和具有最大功率点算法的数字控制电路构成。

因为优化器的输入端与太阳能电池板的输出端相连，通过最大功率点跟踪算法可以调整DC-DC变换器的占空比D来调整太阳能电池板的输出端的工作电压点。

所以我们首先了解主电路DC-DC变换器的结构、工作原理才能更好的设计出太阳能功率优化器系统。

4.1 DC-DC变换器的种类
在新兴的太阳能发电系统中DC-DC变换器被广泛的应用。

DC-DC变换器[14] [15]是连接在太阳能电池板的输出端和负载之间，通过调节控制开关的通断情况，从而实现达到可以实现匹配的电能参数。

因为本电路在设计考虑时，在DC-DC变换器的后面连接了隔离式半桥LLC谐振转换器，所以此处只采用功耗小，效率高，体积小还有成本低的非隔离式DC-DC变换器。

DC-DC变换器可以分为升压式变换器、降压式变换器、升/降压式变换器[16]。

4.2 升压式 DC-DC变换器
升压式DC-DC变换器也叫做Boost变换器[17]，主要是由开关，电感，电容，二极管组成。

下图为升压式DC-DC变换器的原理图。

4.1 升压式DC-DC变换器的原理图
对开关Q的通断控制可以实现输出电压
U大于输入电压S U，从而，提供给负载使
用。

具体开关通断情况分析如下。

当开关Q导通的时候，电路工作的情况为：
4.2 升压式DC-DC 变换器开关导通时电路工作情况
此时，电源给电感充电，电感L 上的能量越来越多，电流也就随之越来越大。

当开关Q 断开的时候，电路工作的情况为：
4.3 升压式DC-DC 变换器开关断开时电路工作情况
此时电感L 相当于一个电池，电流的流向为由左流向右，对于外部电路而言，电感的电动势发生了变化。

又因为，从图中可以得到，电感L 左端的电压大小为S U ，从而
给负载提供了更高的电压。

我们会认为：开关导通时间越长，这样电感里面的能量就存储的越大，负载所获得的能量也就越多。

但这种想法是错误的。

因为开关导通的时间很长的话，在相同周期的情况下，给输出端供电的时间就会非常短暂，开关在断开时损失的能量也就越大，同时转换效率就会变低等诸多负面影响。

所以，我们要选择适宜的占空比才可以。

当开关Q 导通的时候，二极管的阳极电位等同于S U 的负极电位，所以二极管截止。

电容C 向负载R 供电。

电压S U 向电感L 充电，电感L 开始存储能量，由电感中电流变
化时对电压的影响： L s di L U dt = （4.2-1）
设周期为S T ，开关导通时间为on T ，开关断开时间为off T ，所以占空比on S T D T =。

开关导通期间，电感电流增加了L i +∆。

由公式4.2-1可以得出： s s L on S U U i T DT L L +∆=•=• （4.2-2）
当开关Q 断开的时候，从图中可以很容易的看到负载两边的电压为电源电压加上电感两端的电压，此时电感两端是放电的，在开关断开期间，电感电流减少了L i -∆。

同理，
由公式4.2-1可以得出： ()001S S L off S U U U U i T D T L L ---∆=•=•- （4.2-3）
为了使能量利用到最佳情况，所以我们设定在这两种开关情况下，电流增加的和减少的值一样大。

所以从4.2-2和4.2-3中可以得到：
0/1/(1)S U U D =- （4.2-4）
因为1D ＜，
所以，从这个公式可以很明了的看出，输出的电压值大于输入的电压值，Boost 变换器实现了升压过程。

4.3 降压式 DC-DC 变换器
降压式DC-DC 变换器也叫做Buck 变换器，与Boost 变换器的组成原件相同，但是结构不同。

顾名思义，此变换器的实现功能就是使输出的电压小于输入的电压，从而，提供给负载使用。

下图为降压式DC-DC 变换器的原理图。

4.4 降压式DC-DC 变换器的原理图
具体的开关通断情况分析如下。

当开关Q 导通的时候，电路工作的情况为：
4.5 降压式DC-DC 变换器开关导通时电路工作情况
此时因为二极管承受的是反向电压，所以截止。

电源给电感充电，电感L 上的能量越来越多，电流也就随之越来越大。

当开关Q 断开的时候，电路工作的情况为：
4.6 降压式DC-DC 变换器开关断开时电路工作情况
此时电感L 相当于一个电池，电流的流向为由左流向右，对于外部电路而言，电感的电动势发生了变化。

电感L 左端的电压大小降为0V ，从而给负载提供的电压值降低。

当开关Q 导通的时候，此时的电容C 不仅具有滤波的作用还可以稳定输出的电压，电感L 开始存储能量，由电感中电流变化时对电压的影响： 0L s di L U U dt =- （4.3-1）
设周期为S T ，开关导通时间为on T ，开关断开时间为off T ，所以占空比on S T D T =。

开关导通期间，电感电流增加了L i +∆。

由公式4.3-1可以得出： 00s s L on S U U U U i T DT L L +--∆=•=• （4.3-2）
当开关Q 断开的时候，从图中可以很容易的看到负载两边的电压与电感两端的电压相反，此时电感两端是放电的，在开关断开期间，电感电流减少了L i -∆。

同理，由公式
4.3-1可以得出： ()001L off S U U i T D T L L -∆=•=•- （4.3-3）
为了使能量利用到最佳情况，所以我们设定在这两种开关情况下，电流增加的和减少的值一样大。

所以从4.3-2和4.3-3中可以得到：
0/S U U D = （4.3-4）
因为1D ＜，
所以，从这个公式可以很明了的看出，输出的电压值小于输入的电压值，Buck 变换器实现了降压过程。

4.4 升/降压式 DC-DC 变换器
升/降压式DC-DC 变换器也叫做Buck-Boost 变换器[18]，主要是将这两种变换器的结构组在了一起。

输出电压可以大于、等于也可以小于输入电压。

此处特别强调的是，输出电压与输入电压的极性是完全相反的。

下图为升/降压式DC-DC 变换器的原理图。