用于光伏发电系统的DC-DC变换器的设计.pdf

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1、电源控制技术《电气自动化}2010年第32卷第6期PowerSupplyControlTechnology用于光伏发电系统的DC．DC变换器的设计张莹佘炎姜建国赵剑飞(上海交通大学电气工程系，上海200030)摘要：从研究光伏电池的输出特性出发，运用MATLAB建立光伏电池模型进行模拟仿真，分析其工作特性；在此基础上，详细总结了应用于最大功率点跟踪的DC／DC电路的拓扑、工作原理，并搭建了升压型Boost电路的仿真模型；在理论分析与仿真分析的基础上，利用微控制器设计出最大功率点跟踪系统的硬件电路，完成了功率电路，

2、驱动电路，电流电压检测电路以及控制电路的原理图的绘制；最后，设计出以ATmega16控制器为核心的光伏电池阵列的最大功率跟踪控制系统，并对整个电路进行实验研究，验证了所提出控制方法的有效性和可行性。关键词：光伏系统DC．DC变换器Boost电路SIMULINK仿真【中图分类号】TM46[文献标识码]B[文章编号]1000．3886(2010)06—0063．03DesignoftheDC／DCConverterforGrid-connectedPVSystemZhangYingSheyahJiangJianguo

3、ZhaoJianfei(Dept．ofElectricalEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Inthispaper，amodelofsolarcellusingMATLABisestablishedbasedonitsvolt—amperecharacteristics．Theprincipleandcharac—teristicofsomeDC—DCconversionarealsointroduced，wh

4、ichappliedtomaximumpowerpointtracking．AndestablishamodelofDC—DCconversionwithPSBintheMATLAB，arelativeperfectsimulatedresuhisobtained．Then，hardwareofsystemisdesignedbasedonATmega16andtheprinciplesofmaincircuit、measurementcircuit、drivecircuitandcontrolcircuitar

5、emade．Finally，theproposedcontrolmethodsareprovedpracticalbytheresultsofexperiments．Keywords：photovohaiccellDC．DCconverterboostcircuitSIMULINK0引言现阶段国内外的光伏逆变系统中，根据有无隔离变压器，可以分为隔离型和非隔离型。隔离型系统中，接人工频隔离变压器的结构是最常用的。这种结构虽然安全性能高，但变频器笨重，无法实现最大功率点的跟踪，而且对输入电压的范围有限制。采用不隔离的

6、DC—DC变换器不但可以使输入电压升高，满足后级逆变器的要求，而且可以达到很高的效率，也可以方便地实现最大功率点的跟踪。本研究主要介绍光伏系统中的DC—DC变换器的设计。通过介绍Boost电路的工作原理，进行仿真实验，在此基础v●R上，给出详细的电路参数和驱动电路、控制电路的设计方案，图2光伏电池仿真模型最后通过实验验证设计的正确性。1太阳能电池的伏安特性分析为了了解光伏电池工作过程，Rs以及影响光伏电池工作效能的因素，必须通过等效电路模拟来进行Iph、上，分析，我们可以用一个电流源并联上一个二极管的电路来表征电

7、源的R。输出特性，图1为光伏电池板等效电斗Th工路图⋯：其中I表示光伏电池板由光照图1光伏电池的等效电路图3负载R的仿真模型ElectdcaJAutomation63《电气自动化》2O10年第32卷第5期电源控制技术PowerSupplyControlTechnolog本系统采用Boost转换电路，使输出电压高于输入电压。而且Bo0st转换电路的结构和控制都较为简单，具有较高的效率。2．2电路仿真模型及结果分析利用Matlab／Simulink仿真中的电源系统工具库(PowerSystemBlockset)建立B

8、oost电路的仿真模型。如图1O中所搭建的是Boost电路的仿真模型，仿XA)【is图4输入电压仿真模型真设计的参数如下：输入图6光伏电池P．V曲线射后产生的电流，表示一个P—N接面的二极管，R和R则表示材电压100～200V，输出电压料内部的等效并联和串联电阻，通常一般在分析时R的值很大，而360V，输出最大功率R的值很小，因此为了简化分析过程，可将R和R忽略不计。凡表