Boost-Buck光伏接口變換器控制策略研究
3.3 模態(tài)過渡問題
實(shí)際中,任何開關(guān)器件通、斷都存在一定延時(shí),這些都會(huì)影響實(shí)際占空比,如圖5a所示。uds為MOSFET開關(guān)管兩端電壓,Ts為開關(guān)周期,T1,T2為開通延時(shí)和關(guān)斷延時(shí);圖5b為開關(guān)延遲對(duì)實(shí)際占空比的影響。理論上Uo/Upv與d1,d2的關(guān)系如圖中虛線所示,但由于圖5a所示的開關(guān)延遲,實(shí)際情況如實(shí)線所示??梢姡琔pv連續(xù)變化時(shí),占空比并不能總跟隨連續(xù)變化。據(jù)此不難理解模式切換時(shí)出現(xiàn)的輸出電壓瞬變問題。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/159279.htm
尤其當(dāng)Upv在Uo附近波動(dòng)時(shí),變換器在Buck和Boost模式間來回切換,引起輸出較大脈動(dòng)。不僅會(huì)產(chǎn)生低頻振蕩,引起噪聲,同時(shí),接近于0或1的占空比會(huì)引起開關(guān)管不完全開通或關(guān)斷,增加開關(guān)損耗。不僅對(duì)驅(qū)動(dòng)電路提出很高要求,也增加了電路不可靠工作的因素。
3.4 過渡區(qū)域的平滑切換
為保證全范圍外特性實(shí)現(xiàn),兼顧高效要求,此處設(shè)計(jì)在Upv與Uo接近的區(qū)間,設(shè)置一段V1和V2同時(shí)高頻工作的區(qū)間,如圖6所示。
U1,U1-△U,Ur,Ur+△U分別為模態(tài)轉(zhuǎn)換的閾值。Upv在區(qū)間外時(shí),變換器處于單管工作狀態(tài),開關(guān)頻率為fh;Upv在設(shè)定區(qū)間內(nèi),兩開關(guān)管同時(shí)高頻工作,為減小損耗,使兩者開關(guān)頻率均降低為f1。進(jìn)出雙管工作區(qū)間時(shí)加入滯環(huán),防止模式來回切換。為簡化控制,雙管模式下,固定d1,只調(diào)節(jié)d2完成控制要求。對(duì)于U1,Ur和△U值的取定,綜合考慮將整個(gè)過程中d1和d2的極值設(shè)置在合理范圍內(nèi)。程序控制框圖如圖7所示。
4 實(shí)驗(yàn)研究
為驗(yàn)證前述控制策略有效性,搭建變換器樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。變換器的額定功率Po=3 kW,輸入電壓Upv為200~550 V,Uo=380 V,單管工作頻率Fh=50 kHz,雙管工作頻率f1=25 kHz。輸入電感L1=360μH,輸出電感L2=680μH;中間電容C1=3μF,輸出電容C2=1.8μF。采用TMS3 20LF2407型DSP進(jìn)行數(shù)字控制,實(shí)現(xiàn)V1,V2驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。
Upv由240V升至430V時(shí),Uo波形如圖8a所示。電壓變化期間Buck開關(guān)管V2和Boost開關(guān)管V1驅(qū)動(dòng)波形(UgV2和ugV1)從圖8b依次變化到8c。由實(shí)驗(yàn)波形可見,采用的調(diào)制策略實(shí)現(xiàn)了從Boost模式到雙管工作模式再到Buck模式的快速響應(yīng)和平滑切換。
用功率分析儀測試了典型情況下的效率曲線,如圖8d所示。最高效率為98.5%,最低效率為95.3%。整體效率較高。
5 結(jié)論
此處針對(duì)光伏對(duì)直流微網(wǎng)接口變換器的兩個(gè)要求:滿足一定的外特性以及能夠高效、平滑的工作展開分析。針對(duì)外特性要求,設(shè)計(jì)了基于功率匹配、參考取小的控制方案;對(duì)使用單管工作產(chǎn)生的升降壓模式切換問題,給出加入雙管降頻區(qū)間的解決策略。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明所采用的控制策略簡單有效,實(shí)現(xiàn)了變換器高效率和平滑的運(yùn)行,滿足直流總線供電系統(tǒng)控制要求。
評(píng)論