4.MPPT控制器及DC-DC变换器 .pdfVIP

第四章DC/DC变换器及MPPT控制器

光伏电池造价高，转换效率低，为了最大限度地利用太阳能发电，采用最大

功率点跟踪技术（maximumpowerpointtracking,MPPT）。一般采用DC/DC变换器

作为光伏最大功率跟踪控制器。随着光伏发电系统的不断发展，装机容最不断提

高，DC/DC变换器的功率等级也随之提升。

4.1DC/DC变换器

DC/DC变换是将固定的直流电床变成可变的直流电圧，也称为直流斩波。斩

波器的工作方式有两种，一种是脉宽调制方式，Ts不变，改变ton。二是频率调

制，其包括：

电路一-降压斩波器，其平均输出电压。小于输入电压极性

（1）BuckUU,,

相同。

（2）Boost电路一-升圧斩波器，其平均输出电压U。大于输入电圧U,,极性

相同。

（3）Buck-Boost电路-一降压或升压斩波器，其平均输出电压U。大于或小

于输入电压U,,极性相反，电感传输。

（4）Cuk电路-一降圧或升圧斩波器，其半均输出电斥U。大于或小于输入

电

圧U,,极性相反，电容传输。

4.1.1Buck电路--降压斩波电

低迢應液器

图4TBuck降压斩波电路

图4-1所示为降斥式变换电路，其输出电斥半均值V。总是小于输入电斥.Vx

为在开关Q关断时给负载中的电感电流提供通道，图中设置了续流二极管Do当开

关导通时，电源向负载供电，电流流经电感一部分向电容充电，另一部

QV“L,

分流向负载，此时电路输出电压为。；当开关关断时，电容放电，电流经二

VQ

极管续流，二极管两端电床近似为零。通过电感的电流是否连续，取决于开

DII

关频率、滤波电感和电容的数值，通常串接值较大的电感。当电路工作于

LCL

稳态时，输出电压平均值为：

。詈『

VVDV.Vin

其中,TonOD1,称为占空比。

〒

用Buck电路实现光伏电池阵列最大功率点跟踪时，必须在Buck电路并联一储

能电容，在大功率情况下，由于储能电容始终处于大电流充放电状态，对其可靠工

作不利，同时由于储能电容通常为电解电容，使Buck电路无法工作在较高的频率

下，使得Buck电路装置的体积和重最增加而且Buck电路只能用于降斥变换。

用Buck电路实现光伏电池阵列最大功率点跟踪的优点是结构简单，控制易于

实现，功率开关管输入电流小，线路损耗小，使得Buck电路装置转化效率较高。

4.1.2Boost电路一-升压斩波电路

图4-2Boost升压斩波电路

图4-2所示为升圧式变换电路，当开关Q导通时，电源向电感储存能量，电感

电流增加，二极管截止，电容C向负载供电，此时V二Vz当开关Q截止时，电

L

感电流减小，释放能量，由于电感电流不能突变，