一种光伏发电DC-DC变换器
光伏发电系统中双环电流模式boost变换器的研究
光伏发电系统中双环电流模式boost变换器的研究摘要：本文研究在光伏发电系统中应用双环电流模式boost变换器来提高其能量转换效率和稳定性。
首先分析了光伏发电系统和boost变换器的基本原理和特点，然后提出了双环电流模式控制策略，在此基础上建立了电路模型和控制系统模型，并利用MATLAB/Simulink进行仿真验证。
结果表明，应用双环电流模式boost变换器可以明显提高光伏发电系统的效率和稳定性。
1. 引言随着能源需求的不断增加和传统化石能源的日益枯竭，新能源逐渐成为未来的主要研究方向之一。
光伏发电系统是新能源中的一种重要形式，具有无污染、灵活性高、维护成本低等优点，在工业、农业、民用等领域得到广泛应用。
然而，光伏发电系统的能量转换效率和稳定性一直是研究中的热点问题。
为了提高光伏发电系统的性能，需要采用高效、稳定的电源变换器来实现能量的转换和控制。
Boost变换器是一种常用的DC-DC电源变换器，具有简单、可靠、高效等特点，在光伏发电系统中得到广泛应用。
然而，传统的Boost变换器在光伏发电系统中存在一些问题，如电压脉动、噪声干扰等，影响了系统的稳定性和效率。
因此，需要对传统Boost变换器进行优化，提高其在光伏发电系统中的性能。
本文提出了一种新型的双环电流模式控制策略，用于优化光伏发电系统中的Boost变换器。
通过对系统进行建模和仿真验证，证明了该控制策略可以有效提高光伏发电系统的性能，具有实际应用价值。
2. 光伏发电系统基本原理光伏发电系统由太阳能电池板、电源变换器、电池组等组成。
太阳能电池板将光束转换为直流电能，经过电源变换器的变换和控制，将电能存储在电池组中，同时可以直接驱动电机、电器等。
光伏电池板主要由光敏材料、玻璃、防水材料和导线等组成。
当光线照射到光敏材料上时，光敏材料会将光能转化为电能，产生一定的电压和电流。
光伏电池板的输出特性与辐射度、温度和环境光谱等有关。
3.1 基本原理双环电流模式Boost变换器是在传统Boost变换器的基础上，增加了一个电流环，用于对电流进行控制。
双向DCDC变换器的分析研究
双向DCDC变换器的分析研究双向DC-DC变换器是一种电力电子器件，用于将直流电能从一个电源转换为另一个电源。
它具有很多应用领域，例如光伏发电系统、电动车充电系统等。
本文将对双向DC-DC变换器进行分析研究，包括工作原理、拓扑结构和性能分析。
双向DC-DC变换器的工作原理如下：当输入电压大于输出电压时，变换器工作在升压模式下，将输入电压提升到输出电压。
当输入电压小于输出电压时，变换器工作在降压模式下，将输入电压降低到输出电压。
变换器通过开关管和电感实现电能的传输和控制。
在升压模式下，开关管导通，将电能储存在电感中，然后关断开关管，使储存的电能通过二极管传递到输出端。
在降压模式下，开关管关断，电感中储存的电能通过二极管传输到输出端。
双向DC-DC变换器有多种拓扑结构，常见的有双边激磁变换器、双边换流电感变换器、双边开关电流变换器等。
其中，双边激磁变换器是一种常用的结构，其工作原理如下：当开关管Q1导通时，输入电源通过L1传导到电容C1和负载，此时输出电压上升；当开关管Q2导通时，L2向负载提供能量，同时电容C2对电流进行平滑滤波。
要对双向DC-DC变换器进行分析研究，需要考虑以下几个关键因素。
首先是效率。
双向DC-DC变换器的效率是指输出功率与输入功率之间的比值。
高效率的变换器可以减少能量的损耗，提高系统的能量利用率。
影响效率的因素主要包括开关管的导通损耗、电感和电容元件的损耗以及输出负载的功率损耗。
研究如何提高变换器的效率，可以通过优化开关管的驱动方式、选择合适的电感和电容元件以及优化输出负载的设计来实现。
其次是稳定性。
双向DC-DC变换器的稳定性是指输出电压稳定在期望值附近的能力。
稳定性的分析主要包括输出电压的波动范围，以及对输入电压和输出负载变化的响应能力。
实际应用中，稳定性是非常重要的，因为电子系统对电压的稳定性要求很高。
研究如何提高变换器的稳定性，可以通过选择合适的控制策略和设计均衡电压环路来实现。
一种用于可持续能源的隔离型高增益DC-DC变换器
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电气传动 2021 年 第 51 卷 第 18 期
苏诗慧，等：一种用于可持续能源的隔离型高增益 DC-DC 变换器
高可靠性以及高功率密度的隔离型高增益升压 变换器已经成为一个研究热点。
传统的 Boost 变换器为了实现高升压，存在 极 限 占 空 比 、二 极 管 反 向 恢 复 损 耗 等 问 题[2]。 同 时，当开关管关断时，由于变压器漏感的存在，漏 感 电 流 没 有 回 路 释 放 ，从 而 产 生 很 大 的 电 压 尖 峰，导致需要使用缓冲电路来吸收该存储能量[3]。 为了优化传统 Boost 存在的上述问题，文献[4-5] 使用开关电容型变换器来实现输出电压的高增 益，但是该拓扑对器件的数量需求量大，导致变 换器体积过大，从而降低其功率密度。文献[6-8] 采用了级联 Boost 电路的方法，文献[9]在级联的 基础上增加了有源钳位单元以提升电压增益，但 众多的级联单元对于开关管的同步控制提出了 更高的稳定性要求。文献[10-11]利用耦合电感 提高升压比的同时进一步优化二极管的反向恢 复损耗。文献[12-13]通过在变压器副边侧增加 开关电容来提高升压增益，但是增多的器件降低 了 DC-DC 的可靠性等等。
Key words: high gain；voltage-doubler cell；DC-DC converter；low voltage stress；transformer
当今能源问题日益突出，近年来新型清洁能 源在世界范围内得到了快速的发展。但在等离 子显示板（PDP）、光伏太阳能系统（PV）和燃料电 池等应用中需要具有高功率密度、高效率和低电 磁干扰（EMI）的 DC-DC 转换器。为了满足此类 能源发电的并网和多种应用场合的要求，可再生
光伏发电用DCDC变换器的研究
光伏发电用DCDC变换器的研究光伏发电系统是一种可再生能源发电系统，其核心组件是光伏电池板。
光伏电池板将太阳光转换为电能，但是输出的是直流电（DC）信号。
然而，目前供电系统通常使用交流电（AC）信号。
为了将光伏发电系统中的直流电转换为交流电，需要使用DCDC变换器。
DCDC变换器是一种电源变换器，其工作原理是通过调整输入直流电的电压水平，将其转换为输出直流电的电压水平。
由于光伏发电系统的性能受到环境因素的影响，例如日照强度的变化、电池板温度的变化等，因此需要使用DCDC变换器来实现对输出电压的稳定调节。
光伏发电系统中使用的常见DCDC变换器包括升压变换器、降压变换器和升降压变换器。
升压变换器用于将低电压的光伏发电系统输出电压提升到符合要求的电压水平；降压变换器用于将高电压的光伏发电系统输出电压降至符合要求的电压水平；而升降压变换器则可以实现将光伏发电系统输出电压既升压又降压至符合要求的电压水平。
为了提高光伏发电系统的效率以及电能的转换效率，DCDC变换器的研究十分重要。
目前，研究者们主要关注DCDC变换器的功率密度、稳定性、效率和成本等方面。
首先，研究者们致力于提高DCDC变换器的功率密度。
功率密度是指变换器能够传输的功率与其体积之比。
高功率密度的DCDC变换器可以更好地适应紧凑的光伏发电系统组件，提高系统的整体效率。
其次，稳定性是DCDC变换器研究中一个关键的问题。
由于光伏发电系统输出电压的波动，要使其能够稳定输出，需要提供稳定的电源和控制电路。
因此，研究者需要改进DCDC变换器的控制算法和电源设计，使其能够在不同工况下实现稳定的输出。
另外，考虑到光伏发电系统的可靠性要求，DCDC变换器的可靠性也需要加以考虑。
其次，DCDC变换器的效率是一个重要的研究方向。
效率是指变换器输入功率与输出功率之比。
高效率的DCDC变换器可以减小电能的损失，提高系统的整体效率。
为了提高DCDC变换器的效率，研究者需要选择高效率的开关元件和优化变换器的电路拓扑结构。
一种光伏发电DC-DC变换器
Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ３
［ 文章编号 ］１ ０ ０ ７— ７ ４ ０ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ２ ７ ８— ０ ７
一
种光伏发 电 Ｄ Ｃ—Ｄ Ｃ变 换 器
李 丹 ，俞 万能 ，郑为 民
（ 集美大学轮机工程学 院，福建 厦 门 ３ ６ １ ０ ２ １ ）
［ 摘要 ］在光伏发 电系统 中为 了控制 蓄电池 的充放 电的稳定 性 ，保护 系统 的安全性 ，设 计 了一 种 以非
变换器具有输入 电压范围广 、输 出电压精度高 以及 良好— Ｄ Ｃ变换器 ；Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｆ ２ ８ ３ ３ ５ ；电压电流双闭环控制
［ 中图分类号 ］Ｔ Ｍ ７ １ ２ ［ 文献标志码 ］Ａ
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｎ ｄ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ａ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｉ ｃ ＤＣ — — ＤＣ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｖ ｏ ｈ ａ ｉ ｃ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ｉ ｓ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ —
第 ｌ ８卷
第 ４期
集 美大 学学报 （ 自然科 学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｍ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖ０ １ ． １ ８ Ｎｏ ． ４
用于光伏发电的串联全桥DC-DC变换器
拓扑 结构 的 比较 如表 １ 所示 。
表 １ 三 种 拓 扑 结 构 的 综 合 比较
拓扑类型
（ 无
器）（ 有
器） 两级式 多级式
进 行 数 学 推 导 以 及 介 绍 了 其 控 制 策 略 ， 后 给 出 最 ＭＡＴ ＡＢ仿真结 果 。 Ｌ
用 于 光 伏 发 电 的 串联 全 桥 Ｄ — Ｃ 变 换 器 ＣＤ
唐 伟， 付 晗 （ 海 海事 大学 物 流 工 程 学 院 ， 海 ２ １ ０ ） 上 上 ０ ３ ６
摘 要 ： 伏 发 电 系统 中 Ｄ — Ｃ 变换 器 的作 用是 使 太 阳能 光伏 电 池 电压 达 到 光伏 系统 逆 变环 节 的 直 流 母 线 电压 的要 光 ＣＤ
ｖ ｒｅ ． Ｆ ｌ ｂ ｉ ｇ ｔｕ ｔ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓｓ ｃ ｓ ｌｗ ａ ｅｖ ｌ ｇ ｏ ｒｓ ｔ ｈ， ｉ ｈ ｅ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｈ ｒ ｎ ｆ ｒ — ｅ ｔ ｒ ｕ ｌ ｒｄ ｅｓ ｒ ｃ ｕ ｅｈ ｖ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｕ ｈ ａ ｏ ｒ ｔ ｏ ｔ ｅｐ ｗｅ ｗｉ ｃ ａ ｃ ｈ ｇ ｆ ｉ ｅ ｃ ｆｔ ｅｔ ａ ｓ ｏ ｍ ｃ ｅ ， ｄ ａ ｔｇ Ｏ ｓ ｆ— ｗｉｃ ｉ ｇ Ｓ ａ ｄ ｒ ｕ ｌ ｒｄ ｅＤＣ— ｒ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｔ ｏ ｔｓ ｔ ｈ ｎ ． ｔ ｎ ａ ｄ ｆ ｌ ｂ ｉｇ Ｉ ｃ ｎ ｅ ｔｒ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｉｓｃ ｎ ｅ ｔ ｄ ｖ ｒ ｉ ｎ ｎ ｈ ｉ ｐ Ｘ； ｏ ｖ ｒ ｅ ｓ ｅ ｉ ｎ ｄ ｉ ｓ ｒｅ — ｏ ｎ ｃｅ ｅ ｓｏ ｓａ ｄ ｔ ｅｒｏ — ｎ
ＴＡＮＧ Ｗ ｅ 。ＦＵ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｈ ｎ ｈ ｉ ａ ｉｍｅＵｎｖ ｒｉｙ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｅｏ ｏ ｉｔ ｇｎ ｅｉ ，Ｓ ａ ｇ ａ Ｍ ｒｔ ｉｅ ｓｔ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ １ ５， ｉａ ｅ ｃ ｎ ｉ
500 kW光伏发电DC-DC变流器及其控制策略的研究
电气传动2021年第51卷第10期摘要：针对轨道交通、汽车、光伏发电等大功率场合的应用需求，研究并设计了四重交错并联DC-DC 变流器。
详尽分析了所提变流器的工作原理，推导了多重DC-DC 变流器的电感电流纹波和谐波幅值与占空比的定量表达式。
在传统电压、电流双闭环控制的基础上，增加了基于占空比二次分配策略的电感均流控制器，解决了大功率多重DC-DC 变流器相间不均流的问题。
并通过Matlab 仿真模型验证了电路拓扑及控制方案的可行性。
最后研制了一台500kW/1500V DC-DC 变流器样机进行实验验证，实验结果表明该电路拓扑及控制策略能满足大功率场合使用要求，并具备动态响应快、电流及电压纹波小、谐波幅值低等优势，具备很强的实用价值。
关键词：光伏；大功率DC-DC 变流器；交错并联；电感均流控制中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd21310Research on 500kW Photovoltaic DC-DC Converter and Its Control Strategy YANG Dongjun ，ZHAO Dong ，ZHANG Lijun ，LI Zeyuan ，CUI Xiaoguang ，HU Bing（CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co.，Ltd.，Qingdao 266031，Shandong ，China ）Abstract:According to the application requirements of rail transit ，automobile ，photovoltaic and other high-power occasions ，a multi DC -DC converter of quadruple interleaved was proposed.The working principle of the circuit was analyzed in detail ，the quantitative relationship between inductance current ripple ，amplitude and duty of multi DC -DC converters was derived.Based on the traditional double closed-loop control of voltage and current ，a strategy of inductive current sharing controller based on duty secondary distribution was added to solve the problem that the phase current of high power multi converter is not equal.The feasibility of circuit and control scheme was verified by Matlab model simulation.Finally ，a 500kW/1500V converter was developed for experimental verification.According to the test ，the circuit topology and control strategy can meet the requirements of high-power occasions and have the advantages of fast dynamic response ，small current ripple ，low harmonic amplitude ，etc.，which has strong practical value.Key words:photovoltaic ；high power DC -DC converter ；interleaved parallel connection ；average control scheme of inductive current500kW 光伏发电DC-DC 变流器及其控制策略的研究杨东军，赵栋，张利军，李泽元，崔晓光，胡冰（中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛266031）作者简介：杨东军（1978—），男，大学本科，高级工程师，Email ：************************目前，随着DC-DC 电源在轨道交通、电动汽车、光伏储能等领域的应用范围不断扩展，其功率等级也在逐渐提升[1]。
光伏发电系统前级宽输入DCDC Boost变换器
（1. Shaanxi Key Laboratory of Measurement and Control Technology for Oil and Gas Wells，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，Shaanxi，China；2. MOE Key Laboratoryof Photoelectricity Gas & Oil Logging and Detecting，Xi’an Shiyou University，Xi’an 710065，Shaanxi，China）
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电气传动 2020 年 第 50 卷 第 3 期
冷明全，等：光伏发电系统前级宽输入 DC/DC Boost 变换器
1 传统固定斜坡补偿的缺陷分析
Boost 变换器占空比 D>0.5，即输入电压 Ui 小于输出电压 Uo < Uo/2 时，即使没有外部扰动自 身也不能稳定运行［10］，通常采用固定斜坡补偿的 方式来拓宽变换器的稳定工作范围。固定斜坡 补偿的电感电流如图 1 所示。
关键词：光伏发电系统；宽输入电压；DC/DC 变换器；动态补偿 中图分类号：TM 文献标识码：A DOI：10.19457/j.1001-2095.dqcd19197
Байду номын сангаас
DC/DC Boost Converter with Wide Input Voltage in Photovoltaic Power Generation System as Pre-stage
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一种光伏发电DC-DC变换器
李丹，俞万能，郑为民
(集美大学轮机工程学院，福建厦门 361021)
［摘要］在光伏发电系统中为了控制蓄电池的充放电的稳定性，保护系统的安全性，设计了一种以非隔离型的Buck/Boost拓扑结构为主电路的DC-DC变换器、设计了电路的参数，提出了基于电压、电流双闭环的控制算法，采用微处理器TMS320F28335为控制核心，开发了控制系统.实验结果表明：该DC-DC变换器具有输入电压范围广、输出电压精度高以及良好的动态、稳态特性.
[关键词]光伏阵列；DC-DC变换器；TMS320F28335；电压电流双闭环控制
Research and Development of a Photovoltaic DC-DC Converter
LI Dan，YU Wan-neng，ZHENG Wei-ming
(Marine Engineering Institute，Jimei University，Xiamen 36102，China) Abstract：The electrical energy from solar photovoltaic array is influenced by solar light intensity and environmental factor and has strong randomness,instability and gap characteristics.A DC-DC converter having wide input voltage,output voltage and high precision was designed in this paper.A non-isolated Buck/Boost topology was used as the main circuit of DC-DC converter,the parameters of the circuit were given and a control algorithm was proposed based on voltage,current double closed loop.The system took the high-speed high-performance micro processor
TMS320F28335 as the control core to develop its control system.The experimental results showed that the DC-DC converter had a wide input voltage range, a high output voltage precision and the good dynamic and steady-state characteristics. Key words：Photovoltaic array；DC-DC converter；TMS320F28335；voltage and current double closed loop control。