一種光伏mppt的全電流段boost電路及其全電流段控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的全電流段BOOST電路，屬于光伏BOOST控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]很多光伏機(jī)器內(nèi)部都帶有BOOST升壓電路，起到將直流電壓升高到所需要電壓作用，廣范用于升壓母線。BOOST電路在工作過程中，一般在DCM工作模式和CCM工作模式下運(yùn)行，根據(jù)不同的功率等級(jí)和需求對BOOST的工作模式進(jìn)行設(shè)定。對于中大功率的BOOST電路，則希望BOOST電路能在全電流段工作，但是BOOST電路在電流比較低的運(yùn)行條件下，BOOST電路會(huì)工作在DCM模式下，由于電流采樣精度的影響會(huì)導(dǎo)致BOOST電路的低占空比無法正常打開，機(jī)器會(huì)進(jìn)行震蕩，從而影響機(jī)器的正常運(yùn)行?，F(xiàn)常用的BOOST控制系統(tǒng)多為全電流段采用電壓外環(huán)加電流內(nèi)環(huán)對BOOST的占空比進(jìn)行控制，在低電流工作時(shí)不進(jìn)行控制或者通過增加額外電路來消除震蕩，這樣不但電路復(fù)雜，成本較高，而且穩(wěn)定性能也會(huì)變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于光伏MPPT的全電流段BOOST電路控制方式，包括電路及其控制方法。本發(fā)明在控制BOOST的開關(guān)管占空比時(shí)，通過DSP的判斷實(shí)現(xiàn)了對BOOST電路的全電流段分別控制，具有電路簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定，所使用的元器件成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案:一種光伏MPPT的全電流段BOOST電路，由電感L、高頻開關(guān)管Q、二極管D和電容器C組成基本BOOST電路，所述電感L、二極管D和電容器C依次串接在光伏電池兩極，所述高頻開關(guān)管Q的漏極連接二極管D的陽極，柵極接收來自DSP的全電流段控制信號(hào)，源極連接所述的電容器C，其中所述DSP通過采樣基本BOOST電路的輸入電壓、輸出電壓和輸入電流進(jìn)行運(yùn)算來確定其工作狀態(tài)，以輸出全電流段控制信號(hào)。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，所述DSP被配置為:若判斷基本BOOST電路處于DCM狀態(tài)，計(jì)算占空比以進(jìn)行開環(huán)控制；若判斷基本BOOST電路處于CCM狀態(tài)，則進(jìn)行閉環(huán)控制。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，所述DSP判斷基本BOOST電路的工作狀態(tài)，控制其高頻開關(guān)管Q進(jìn)行相應(yīng)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)以進(jìn)行全電流段控制。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種光伏MPPT的BOOST電路全電流段控制方法，所述的全電流段BOOST電路中，包括:通過DSP將所述基本BOOST電路的輸入電壓Vin、輸出電壓V。和輸入電流1^采樣后進(jìn)行運(yùn)算，判斷所述基本BOOST電路的工作狀態(tài)，若判斷為處于DCM工作狀態(tài)，則計(jì)算占空比以進(jìn)行開環(huán)控制；若判斷為處于CCM工作狀態(tài)，則進(jìn)行閉環(huán)控制；控制所述基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q進(jìn)行相應(yīng)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)以進(jìn)行全電流段控制。其中:
[0008]對所述基本BOOST電路的輸入電壓Vin和輸出電壓V ^進(jìn)行采樣，根據(jù)電感L感值、開關(guān)頻率、輸入電壓Vin和輸出電壓V ^計(jì)算出所述的基本BOOST電路在DCM和CCM兩個(gè)工作狀態(tài)下的臨界點(diǎn)電流Ic;
[0009]對所述基本BOOST電路輸入電流Iin進(jìn)行采樣并進(jìn)行判斷，若I in>Ic，則判定此基本BOOST電路工作在CCM狀態(tài)；反之，若Iin〈Ic，則判定此基本BOOST電路BOOST工作在DCM狀
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[0010]其中，在所述DSP判定基本BOOST電路工作在CCM狀態(tài)下，則由MPPT控制環(huán)給出基準(zhǔn)電壓Vref;由所述的基準(zhǔn)電壓V M和輸出電壓V ^進(jìn)行電壓外環(huán)控制得到電流環(huán)基準(zhǔn)電流Im;由基準(zhǔn)電流I M和輸出電流I 進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)控制；以及經(jīng)過PI環(huán)、傳遞函數(shù)和PWM控制環(huán)得到所述基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以進(jìn)行雙閉環(huán)控制。
[0011]進(jìn)一步地，在所述DSP判定基本BOOST電路工作在DCM狀態(tài)下，則由DSP對輸入電壓Vin、輸出電壓\、電流環(huán)基準(zhǔn)電流Iref、開關(guān)頻率和電感L感值進(jìn)行計(jì)算得到開環(huán)占空比基準(zhǔn)Dw;將此開環(huán)占空比基準(zhǔn)D m經(jīng)傳遞函數(shù)和PWM控制環(huán)得到所述基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在控制BOOST開關(guān)管占空比時(shí)，通過DSP的判斷實(shí)現(xiàn)了對BOOST電路的全電流段分別控制，具有電路簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定，所使用的元器件成本較低的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的電路原理示意圖；
[0014]圖2是本發(fā)明電路的開環(huán)/閉環(huán)控制示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。
[0016]如圖1所示，基本BOOST電路是由一個(gè)電感L，一個(gè)高頻開關(guān)管Q，一個(gè)二極管D，一個(gè)電容器C組成。當(dāng)基本BOOST電路工作時(shí)，對輸入電壓Vin和輸出電壓V ^進(jìn)行采樣后送入DSP (圖中未繪示出)，由DSP根據(jù)電感L感值、開關(guān)頻率、輸入電壓Vin和輸出電壓計(jì)算出基本BOOST電路在DCM和CCM兩個(gè)工作狀態(tài)下的臨界點(diǎn)電流I。。同時(shí)，DSP對輸入電流IinS行采樣，將其采樣值進(jìn)行判斷。若I in>I。，則判定BOOST工作在CCM狀態(tài)。反之，Iin<Ic,則判定基本BOOST電路工作在DCM狀態(tài)。
[0017]如圖2所示，在DSP判定基本BOOST電路工作在CCM狀態(tài)下時(shí)，則由MPPT控制環(huán)給出基準(zhǔn)電壓VMf，再由基準(zhǔn)電壓VMf和輸出電壓V過行電壓外環(huán)控制得到電流環(huán)基準(zhǔn)電流IMf，再由基準(zhǔn)電流IMf和輸出電流I 進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)控制，最后經(jīng)PI環(huán)、傳遞函數(shù)和PWM控制環(huán)得到基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)控制。
[0018]在DSP判定BOOST電路工作在DCM狀態(tài)下，則由DSP對輸入電壓Vin、輸出電壓\、電流環(huán)基準(zhǔn)電流Iraf、開關(guān)頻率和電感L感值進(jìn)行計(jì)算得到開環(huán)占空比基準(zhǔn)DoP，將此基準(zhǔn)Dtff經(jīng)傳遞函數(shù)和PWM控制環(huán)得到BOOST開關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光伏MPPT的全電流段BOOST電路，其特征在于:由電感L、高頻開關(guān)管Q、二極管D和電容器C組成基本BOOST電路，所述電感L、二極管D和電容器C依次串接在光伏電池兩極，所述高頻開關(guān)管Q的漏極連接二極管D的陽極，柵極接收來自DSP的全電流段控制信號(hào)，源極連接所述的電容器C，其中所述DSP通過采樣基本BOOST電路的輸入電壓、輸出電壓和輸入電流進(jìn)行運(yùn)算來確定其工作狀態(tài)，以輸出全電流段控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏MPPT的全電流段BOOST電路，其特征在于所述DSP被配置為:若判斷基本BOOST電路處于電流斷續(xù)模式(DCM)狀態(tài)，計(jì)算占空比以進(jìn)行開環(huán)控制；若判斷基本BOOST電路處于電流連續(xù)模式(CCM)狀態(tài)，則進(jìn)行閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏MPPT的全電流段BOOST電路，其特征在于:所述DSP判斷基本BOOST電路的工作狀態(tài)，控制其高頻開關(guān)管Q進(jìn)行相應(yīng)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)以進(jìn)行全電流段控制。
4.一種光伏MPPT的BOOST電路全電流段控制方法，其特征在于:在權(quán)利要求1所述的全電流段BOOST電路中，包括: 通過DSP將所述基本BOOST電路的輸入電壓Vin、輸出電壓Vtj和輸入電流I ^采樣后進(jìn)行運(yùn)算，判斷所述基本BOOST電路的工作狀態(tài)，若判斷為處于DCM工作狀態(tài)，則計(jì)算占空比以進(jìn)行開環(huán)控制；若判斷為處于CCM工作狀態(tài)，則進(jìn)行閉環(huán)控制； 控制所述基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q進(jìn)行相應(yīng)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)以進(jìn)行全電流段控制；其中: 對所述基本BOOST電路的輸入電壓Vin和輸出電壓V ο進(jìn)行米樣，根據(jù)電感L感值、開關(guān)頻率、輸入電壓Vin和輸出電壓V ^計(jì)算出所述的基本BOOST電路在DCM和CCM兩個(gè)工作狀態(tài)下的臨界點(diǎn)電流Ic; 對所述基本BOOST電路輸入電流Iin進(jìn)行采樣并進(jìn)行判斷，若I in>Ic，則判定此基本BOOST電路工作在CCM狀態(tài)；反之，若Iin〈Ic，則判定此基本BOOST電路BOOST工作在DCM狀??τ O
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏MPPT的BOOST電路全電流段控制方法，其特征在于: 在所述DSP判定基本BOOST電路工作在CCM狀態(tài)下，則由MPPT控制環(huán)給出基準(zhǔn)電壓V ,.v ref? 由所述的基準(zhǔn)電壓Vref和輸出電壓V ^進(jìn)行電壓外環(huán)控制得到電流環(huán)基準(zhǔn)電流I 由基準(zhǔn)電流Iref和輸出電流I 進(jìn)行電流內(nèi)環(huán)控制；以及 經(jīng)過PI環(huán)、傳遞函數(shù)和PWM控制環(huán)得到所述基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以進(jìn)行雙閉環(huán)控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的光伏MPPT的BOOST電路全電流段控制方法，其特征在于: 在所述DSP判定基本BOOST電路工作在DCM狀態(tài)下，則由DSP對輸入電壓Vin、輸出電壓\、電流環(huán)基準(zhǔn)電流IMf、開關(guān)頻率和電感L感值進(jìn)行計(jì)算得到開環(huán)占空比基準(zhǔn)Dtff; 將此開環(huán)占空比基準(zhǔn)Dtff經(jīng)傳遞函數(shù)和PWM控制環(huán)得到所述基本BOOST電路的高頻開關(guān)管Q的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種光伏MPPT的全電流段BOOST電路，由電感L、高頻開關(guān)管Q、二極管D和電容器C組成基本BOOST電路，所述電感L、二極管D和電容器C依次串接在光伏電池兩極，所述高頻開關(guān)管Q的漏極連接二極管D的陽極，柵極接收來自DSP的全電流段控制信號(hào)，源極連接所述的電容器C，其中所述DSP通過采樣基本BOOST電路的輸入電壓、輸出電壓和輸入電流進(jìn)行運(yùn)算來確定其工作狀態(tài)，以輸出全電流段控制信號(hào)，本發(fā)明另一實(shí)施例涉及全電流段的控制方法。
【IPC分類】H02S40-30, H02M3-157
【公開號(hào)】CN104578784
【申請?zhí)枴緾N201410841891
【發(fā)明人】李新富, 歐余斯, 吳龍生, 歐陽宇翔
【申請人】浙江艾羅電源有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月30日