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光伏升压DC/DC功率变换器的设计与研究

史天硕  
【摘要】:随着石化资源的日渐枯竭,将太阳能转化成电能是目前比较普遍的一种应用方式,但是在转换的过程中,太阳能电池的光电转换效率低下一直是一个困扰太阳能大面积应用的关键问题。所以,研究怎样高效率的利用太阳能进行发电就成了光伏发电的重点研究领域。提高太阳能电池的功率输出效率和优化太阳能电池的后级功率变换电路的结构是高效利用太阳能进行发电的两个重点研究方向。本文将交错并联技术引入到光伏发电系统的DC/DC功率变换器中,以TMS320C28035作为控制芯片,设计了满足在光伏发电系统中能有效进行最大功率点跟踪的满载功率为500W的DC/DC功率变换器,通过在太阳能电池阵列模拟器上进行测试,各项结果达到了设计要求。本文主要完成以下几方面的工作:(1)对实际工程中常用的几种MPPT控制算法进行了介绍,重点研究了扰动观察法和电导增量法,通过仿真研究指出了扰动观察法和电导增量法的优点和不足,电导增量法更具有工程应用价值;(2)针对光伏发电系统对功率变换电路的特殊要求,提出使用交错并联Boost电路作为太阳能电池板的后级功率变换电路,研究了交错并联Boost电路的工作模式并对交错并联Boost电路进行建模,为后面的系统设计提供了理论基础;(3)仿真研究了交错并联Boost电路的纹波抵消能力并设计利用LLC谐振电路进行高频隔离,利用小信号建模得出交错并联Boost电路传递函数,针对电流环路设计补偿环节,根据控制对象的特点提出了双闭环控策略并针对电压环路设计了补偿环节,改善了系统动态与稳态性能;(4)根据电路的参数要求,对各部分硬件电路进行详细的分析设计,按照系统功能要求,编写各部分的软件程序,包括MPPT程序,中断服务子程序,后台任务状态机程序等,结合硬件电路进行软件调试,经过验证分析,本文设计的DC/DC功率变换器可以很好的跟踪太阳能电池板的最大功率输出,并向后级提供稳定直流母线电压。


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