基于基于TMS320F2812的光伏发电系统用双向的光伏发电系统用双向DC-DC变换器变换器
介绍了独立太阳能光伏发电的意义,采用非隔离型Boost/Buck拓扑结构为主电路拓扑,重点分析了主电路的工
作原理。设计了基于TMS320LF2812的控制系统硬件电路、控制系统软件及数字PID控制器,给出了基于数字化
控制的双向DC-DC变换器的充放电试验、升降压快速切换试验及其技术参数。数字化控制双向DC-DC变换器实
现了太阳能板、蓄电池二者之间的稳定充放电及其快速切换。
摘摘 要:要: 介绍了独立太阳能
关键词:关键词: 光伏发电; 双向DC-DC变换器;
太阳能光伏发电是未来能源利用的一大趋势,逐渐得到广泛应用。双向DC-DC变换器作为光伏发电系统中重要的功率变换
装置,越来越引起国内外研究者的关注。双向功率变换是一个复杂的多输入多输出非线性系统,传统的模拟控制技术已不能满
足快速多特性控制,因此研究太阳能光伏发电用全数字化控制双向DC-DC变换器具有十分重要的学术意义和应用前景。
双向DC-DC变换器分为主电路和控制系统两部分,主电路实现能量的双向流动和变换,控制系统实现光伏系统升降压特性
和光伏系统中蓄电池的充电模式、放电模式及其快速切换等控制算法。
1 双向双向DC-DC变换器的主电路构成变换器的主电路构成
双向DC-DC变换器主电路分为隔离型和非隔离型两大类。隔离型主电路拓扑以全桥或半桥电路为主,其缺点十分明显,开
关数量多,控制复杂,效率相对低下。以Boost/Buck双向DC-DC变换拓扑结构为代表的非隔离型克服了这些缺点[1]。因此采
用非隔离的Boost/Buck双向DC-DC变换拓扑结构为变换器主电路结构。
主电路电路拓扑如图1所示,图中UBAT为蓄电池组低压侧,UVBUS为太阳能阵列高压侧。图中S和/S为功率开关管
IGBT,D和/D为续流二极管,C1和C2为滤波电容,L为储能电感,L0和/L0为高频扼流环,D1、D2、L1、C0和/D1、/D2、
/L1、/C0分别组成了Boost和Buck软换流支路。
1.1 主电路主电路Boost支路工作原理支路工作原理
当开关管S导通时,电流流经L和S,在此时间内L存储能量,负载端由C2提供能量。当S截止时,蓄电池和L释放能量,向
滤波电容C2提供充电电流和负载提供输出电流。
在此支路中,通过高频扼流环L0抑制主功率二极管D的反向恢复电流,实现S由截止转为开通,D由导通转为截止过程的可
靠换流;通过D1、D2、C0、L1支路抑制S的关断尖峰电压,实现S由开通转为截止,D由截止转为导通过程的可靠换流,存在
于高频无感电容C0中的能量通过D2、L1放电到负载,从而实现了Boost支路的软换流。
1.2 主电路主电路Buck支路工作原理支路工作原理
当开关管/S导通时,电源通过/S和L为负载提供能量,并为L存储能量;当/S截止时,L和C1为负载提供能量,经续流二极
管/D形成回路,直到下一周期/S再次导通。
在主功率开关管/S截止的瞬间,/C0吸收关断电压尖峰,并通过/D2、/L1和负载形成的回路释放/C0中的能量;在/S导通的瞬
间主功率二极管/D截止,高频扼流环/L0扼制了主功率二极管的反向恢复电流,实现了/S由截止到开通、D由开通到截止的可靠
换流。