bfc直流变换器在光伏发电系统中的应用研究

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1、BFC直流变换器在光伏发电系统中的应用研究刘芳1，刘玉友2，符再兴1（1.哈尔滨工业大学（威海）信息与电气工程学院，山东威海264209；2.山东省长岛县供电公司，山东长岛265800）摘要：光伏发电系统中输出电压随光强变化波动较大，为保证正常并网逆变，需要一种高增益的直流变换器将光伏输出电压提升到常规直流母线电压。这里主要研究一种基于Boost拓扑、Flyback拓扑的升压反激式变换器（BFC）在太阳能光伏发电系统的应用。BFC将Boost拓扑与Flyback拓扑输入并联、输出串联，反激拓扑中

2、的初级线圈电感同时作为Boost拓扑的输入电感，变压器的漏感能量得到了利用。仿真结果表明，新型BFC直流变换器应用于光伏发电系统时，具有提高输出电压增益，减小电压纹波，跟踪效果更好等优点。.jyqkulink模型，如图2所示。为实现最大功率跟踪，这里选择电导增量法[4]，根据文献[3]提供的P?V曲线可知，在最大功率点处存在dP/dV=0，分析可知在最大功率点处有下式成立[5?8]：故可利用式（2）来判定光伏电池是否工作在最大功率点。在U?I曲线上未达到最大功率点时存在关系：在U?I曲线上超过最

3、大功率点时存在关系：光伏组件电压可利用式（4）进行相应的调节。相应的控制流程如图3所示。电导增量法的数学依据是在最大功率点处功率对电压的导数为0。P?V曲线为单峰值曲线，从原理上来分析，用电导增量法进行最大功率跟踪时属于无差跟踪，跟踪效果比较理想[9?10]。3系统仿真及结果图4所示为电导增量法用于新型Boost?Flyback变换器的单路MPPT控制模型，在t=0.1s的时刻施加光强和温度的扰动，图5，图6为仿真结果。3.1BFC与Boost拓扑的MPPT比较图7所示为电导增量法用于Boost

4、变换器的MPPT控制模型，在t=0.05s的时刻施加光强和温度的扰动，图8，图9为仿真结果。由单路BFC和传统Boost仿真结果对比可知，将电导增量法应用于新型BFC拓扑上时，相对比传统的Boost能够平稳、快速地跟踪光伏电池的最大功率，输出电压值更稳定。3.2交错导通的BFC的MPPT仿真为了使BFC的高增益高效率的特点更加明显，这里进一步采用了交错导通的BFC模型来验证。图10所示为电导增量法用于交错Boost?Flyback变换器的MPPT控制模型，拓扑中的器件参数保持不变，在t=0.07

5、s的时刻施加光强和温度的扰动，图11，图12为仿真结果。比较传统Boost变换器的MPPT控制波形与交错的BFC变换器的MPPT控制波形，清楚看到：BFC的跟踪速度相较于传统Boost更快，超调量远小于传统Boost变换器；交错BFC的跟踪波形为一条平滑的曲线，纹波较小。而Boost变换器的波形则存在一定大小的纹波，输出电能质量也不及交错的BFC拓扑结构。交错BFC的仿真结果要明显优于单路的BFC。4结语本文主要工作是研究了具有高增益高效率特点的新型BFC变换器在光伏发电系统中的应用，并对此进行

6、了仿真验证。由于BFC变换器具有提高光伏输出电压、减小电压纹波以及提高变换器的转换效率等特点，相比于传统的Boost变换器，BFC直流变换器应用于光伏发电时，最大功率点跟踪速度更快，跟踪过程更为平滑，超调小于Boost变换器，输出波形稳定后的跟踪波形也更稳定、波动小。.jyqkulink的光伏电池组件建模和MPPT仿真研究[J].科技导报，2010，28（18）：94?97.[5]徐鹏威，刘飞，刘邦银，等.几种光伏系统MPPT方法的分析比较及改进[J].电力电子技术，2007，41（5）：3?5

7、.[6]HOYOJ.StudyofanAC?ACflybackconverteroperatinginDCM[C]//PESCRecord?IEEEAnnualPoagicstructureandpassivelosslesssnub?bersforphotovoltaicmoduleintegratedconverterapplications[J].IEEETransactiononPo].北京：机械工业出版社，2000.[9]郭爽，王丰贵.实用光伏电池建模及MPPT算法仿真[J].现代电子

8、技术，2014，37（8）：148?150.[10]钱嘉怡，朱东柏，王梓.光伏系统MPPT控制方法研究[J].价值工程，2011，30（10）：157?158.简介：刘芳（1979—），女，山东德州人，硕士。研究方向为电力电子与电气传动。