5kW光伏最大功率点跟踪电路的设计
来源： 作者： 发布时间：2015-04-23 13:05:18 浏览量：摘要：采用TMS320F28035 DSP控制系统实现最大功率点追踪，对最大功率追踪控制中DC-DC转换电路的控制方法和原理进行了分析。采用升压式DC-DC转换电路来实现最大功率点，该方法电路简单，控制方法灵活。 叙词：DC-DC转换电路 最大功率点追踪（MPPT） 仿真 Abstract：This paper describes the method of maximum power point tracker with DSP TMS320F28035 controlling in photovoltaic system, especially introduces the techniques and principle of DC-DC conversion. Maximum power point tracker is implemented with a DC-DC conversion topology. The system is simple with good response speed. Ke共模电感yword：DC-DC conversion, Maximumpower point track变压器与电感器设计手册ing(MPPT), Simulate
1绕行电感 引 言
住宅联网光伏系统投资少、见效快、节能环保，非常适合于建筑多、 阳光充足的地方发展。为了提高太阳能利用率，光伏发电的运行普遍采用最大功率点跟踪控制（MPPT）。最大功率点跟踪是太阳能并网发电中一项重要的关键技术，它是指为充分利用太阳能,控制改变太阳能电池阵列的输出电压或电流的方法，使阵列始终工作在最大功率点上。根据太阳能电池的特性,实现的跟踪方法主要有以下三种:太阳跟踪、最大功率点跟踪或两种方法综合使用。出于经济方面的考虑,在小规模的系统中经常使用最大功率点跟踪的方法。
2 太阳能最大功率点跟踪电路及其参数确定
本文采用两级式无变压器光伏并网拓扑方式，前级DC-DC环节实现MPPT，后级H桥环节实现并网。前级DC-DC升压环节可以采用多种形式的拓扑结构，同时可以通过调节DC-DC变换器的占空比来实现最大功率跟踪。从变换器的效率角度来看，各种拓扑结构中，BUCK和BOOST电路效率是最高的，BUCK-BOOST电路次之，半桥与全桥再次之，而效率对光伏系统的应用非常重要。BOOST电路也是用在并网系统中最大功率跟踪的理想选择。首先，它使直流侧的电压配置更加灵活，BOOST电路为升压变换器，这样光伏阵列的最大功率点电压可以低于交流侧的峰值电压，通过BOOST电路的升压后再进行逆变；其次，BOOST电路本身具有较高的效率，其中的二极管可以用作自然的防止电网侧的能量加于光伏阵列；再次，能量的解耦在BOOST电路的输出端，这样BOOST电路的输入端，也就是光伏阵列的输出，可以通过控制手段使其波动很小，使得最大功率跟踪的精度提高。所以，本系统前级DC-DC环节采用BOOST升压的电路结构。本文所采取的BOOST电路结构见图1。
图1 BOOST电路拓扑
2.1 BOOST电感的设计
本文所采用BOOST电路工作在连续导电模式，稳态时根据电感伏秒积平衡原理可得
式中：
Vpv——光伏阵列输出电压；
Vdc——BOOST输出电路；
DTS——开关管的导通时间。
整理后可得:
本系统中光电池输入电压范围为Vpv=200V~550V，电流纹波取ηi≤25%，输入功率Ppv =5500W，输出母线电压Vdc =350V，开关管频率为16kHz。根据式（6）可得Lmax=825µH，本文取Lmax=900µH。
2.2 母线电容设计
式中：
△Vdc——电容电压纹波；
Cdc——母线电容值。
实际电路中，母线电容除了输出滤波外，还具有储能的作用，且H桥逆变器也不能完全看作是纯阻性负载，所以中间电容取20倍的较大裕量，用2500µF的电容。电路中采用5个300V，1000µF的电容串联，然后和同样的一组电容并联。
2.3 开关管的设计
由于MOSFET在低压、高频中的使用优势，因此选用MOS管作为Boost电路的开关管。在电路中MOS管承受的最大电压为600一体成型电感V，电流为28A，因此选用1个Infineon的SPW47N60C3 MOS管。SPW47N60C3的主要参数为：耐压650V，额定电流47A。
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380Vac输入的超宽电网电压范围可靠工作
输出过载，短路保护功率低至0.5W以下
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