基于隔离式Cuk电路的黄金分割法MPPT

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1、TEGAOA￡)l特稿专递基于隔离式Cuk电路的黄金分割法MPPT张矛盾，张淼，王锋，陈东升(广东工业大学自动化学院，广东广州510090)摘要：基于隔离式Cuk电路对光伏电池进行DC／DC变换，着重阐述了用黄金分割变步长算法实现最大功率点跟踪(MPPT)的基本原理，并在Matlab／Simulink环境下建立其光伏电池动态仿真模型，仿真结果验证了该系统具有加快跟踪速度，提高跟踪灵敏度和准确度，提高效率的优点。最后，构建了带RCD吸收电路的隔离式Cuk电路的硬件电路．实验结果证明了该系统的可行性和可靠性。关键词：隔离式Cuk电路；黄金分割法：最大功率

2、点跟踪(MPPT)；DSP徽控制器中图分类号：TP391．9文献标志码：A文章编号：1673—7598(2009)09—0001—050引言1光伏发电系统结构太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要光伏发电系统结构框图如图1所示，可用于给交组成部分，被认为是当前世界上最有发展前景的新流负载供电或并网。MPPT模块(图1巾虚框部分)由能源技术l】I，它具有无污染、无噪音、取之不尽、用之隔离式Cuk电路变换器实现，所有的控制均由TI公司不竭等优点，在未来的供电系统中将占有重要的地的DSP芯片TMS320LF2407A承担。位．也将是21世纪人类社会发展进

3、步的一个重要标志。光伏发电存在的问题是光伏电池的输特性受外界环境影响大，温度和光照辐射强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化；另外，光伏电池转换效率低且价格昂贵，初期投入较大。因此，充分利用光伏电池所产生的能量是光伏发电系统的基本要求。要解决这一问题，可在光伏发电系统中对光伏电池的最大功率点进行跟踪，以便更有效地利用太阳图1一般光伏系统结构能I。而实现最大功率点跟踪的方法很多，如恒定电对于MPPT部分．来自光伏电池的电、电流信压控制法、扰动观测法、导纳增量法、模糊控制法、基号经接口电路转换成与DSP2407配的信号后进人于预测数据的最大功率跟踪方

4、法等等。DSP2407的A／D模块，经A／D转换后的电压、电流值用本文基于隔离式Cuk电路对光伏电池进行DC／于MPPT算法寻优，寻优的结果折算成开关管的占空DC变换。利用光伏电池进行最大功率点跟踪(MPPT)比后从2407的TPWM输出，再经专用驱动电路驱动的原理，采用TI公司的TMS320LF2407A作为控制芯MOS管，从而实现光伏电池的最大功率跟踪片，以隔离式Cuk电路为核心，采用黄金分割算法对MPPT系统进行分析与实验。结果表明，该系统存各2隔离式Cuk电路种辐射强度下均明显增加了输出功率，获得了较好的效果2．1隔离式Cuk电路的拓朴结构隔

5、离式Cuk电路的拓扑结构如图2所示。收稿日期：2009—08—20基金项目：同家自然基金晕点项目分散式风力一太阳能发电系统的混合控制研究(60534040)作者简介：张矛盾(1982一)，男，广东潮州人，在读硕士研究生，研究方向为控制理论存电力电子中的应用。ll0_0-稿专这弋EGAOZHUAND一·一=，J1把Un=nUnUc人上式可得1‘Cf厂2—D—_卡Ll=六(一一凡％)(H)～图2隔离式Cuk电路主回路原理图==六(．一f／c一凡z)(一)+(2)2．2隔离式Cuk电路的工作原理[3l卅在输出回路：开关s1导通期间，隔离式Cuk电路的等效电

6、路S1导通时如图3(a)所示，图中的箭头表示回路的电流方向。假N2一=L2dii2一设电路工作已进人稳态，在开关s1导通期间，输人电压直接加在电感Ll上对其充电．C1的电压则直接把：。：一带人上式可得nn加在变压器T的原方，C1放电，副方感应}}1的电流对U~2+1Uc】一=L2dil2负载供电，这H~c1和c2都是放电状态，副方的c2电n流对负载供电并供电感I2储能，续流二极管凶反偏j=而截止。击(z+一1)f+m⋯开关S1截止期间，隔离式Cuk电路的等效电路==>1(Uc+：一Uo)(3)如图3(b)所示，图中的箭头表示回路的电流方向。假设电路工

7、作已进入稳态，在开关s1截止期间，电感S1截止时：Ll释放能量，电容C1充电储能，原方电流通过变压Uo=L2d——d~2器T感应到副方x~c2充电．负载电流从续流二极管流过，电感L2将储能释放给负载供电。()+j=一uo()+(4)将式(1)和式(2)相加可得：U,DT,+-2(U~一，，)(1一D)h=0，

8、J：(5)再将式(3)和式(4)相加得：fb)关断等效电路(1-D)(2+Uo)aT~图3隔离式Cuk电路在开关导通或关断时的等效电路=>+I=(6)2．3隔离式Cuk电路的基本关系式[51设图3中各元件的电压、电流参考方向如图中所将式(6)代

9、入式(5)可得隔离式Cuk~2换器最基本示；变压器为理想变压器，电容C1、C2足够大，其两的输人输出电压关系