光伏升压全桥软开关DC-DC变换器的研制

随着世界能源危机的加剧,可再生能源的开发与利用愈来愈受到重视。太阳能以其经济性、清洁性等优点倍受青睐。太阳能电池板耐压和绝缘的要求限制了光伏电池组件串联数量,所以光伏发电系统中一般采用DC-DC升压环节。光伏升压DC-DC变换器性能的好坏直接影响光伏发电系统的转换效率,因此研究高频化、高效率的光伏升压软开关DC-DC变换器意义重大。本文针对可独立运行和并网运行的三相光伏发电系统,分析和研究了光伏升压软开关DC-DC变换器的拓扑结构和控制方法,并最终制作完成试验样机。 首先比较了几种全桥ZVZCS DC-DC变换器的典型拓扑结构,根据光伏升压DC-DC变换器的特性给出了一种副边串联、双CDD无源筘位的全桥ZVZCSDC-DC变换器拓扑结构,分析了其工作原理及软开关实现的条件,详细叙述了高频变压器、输出滤波电感的设计以及主电路器件的选取和参数的计算过程,并用MATLAB软件对主电路进行了仿真。 根据光伏电池的数学模型用MATLAB建立了光伏电池的仿真平台,比较了几种常用的最大功率点跟踪(MPPT)算法的优缺点,并用MATLAB仿真了CVT启动+单变量电导增量法(INC)最大功率点的跟踪过程,仿真结果表明该算法启动迅速,跟踪准确。 采用TMS320F2812作为主控芯片,设计了光伏升压全桥ZVZCS DC-DC变换器数字控制系统。采用了一种新颖的基于DSP的数字移相PWM脉冲产生方法,只利用一个事件管理器且不添加任何硬件;针对全桥电路存在的偏磁现象和变换器的应用工况,设计了直流偏磁、过流、欠压、过热等故障检测保护电路,完善了变换器的功能;阐述了光伏升压DC-DC变换器PI+MPPT控制的控制策略,给出了控制系统软件的设计过程和主要程序流程图。 最后制作完成15kVA光伏升压全桥ZVZCS DC-DC变换器试验样机,实验结果表明:主电路参数设计合理,成功实现ZVZCS,变换器工作稳定可靠。