Boost-Buck光伏接口變換器控制策略研究
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3．3 模態(tài)過(guò)渡問(wèn)題
實(shí)際中，任何開(kāi)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(kāi)關(guān)管兩端電壓，Ts為開(kāi)關(guān)周期，T1，T2為開(kāi)通延時(shí)和關(guān)斷延時(shí)；圖5b為開(kāi)關(guān)延遲對實(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(xiàn)所示，但由于圖5a所示的開(kāi)關(guān)延遲，實(shí)際情況如實(shí)線(xiàn)所示?？梢?jiàn)，Upv連續變化時(shí)，占空比并不能總跟隨連續變化。據此不難理解模式切換時(shí)出現的輸出電壓瞬變問(wèn)題。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159279.htm
尤其當Upv在Uo附近波動(dòng)時(shí)，變換器在Buck和Boost模式間來(lái)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(kāi)關(guān)管不完全開(kāi)通或關(guān)斷，增加開(kāi)關(guān)損耗。不僅對驅動(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(guò)渡區域的平滑切換
為保證全范圍外特性實(shí)現，兼顧高效要求，此處設計在Upv與Uo接近的區間，設置一段V1和V2同時(shí)高頻工作的區間，如圖6所示。
U1，U1-△U，Ur，Ur+△U分別為模態(tài)轉換的閾值。Upv在區間外時(shí)，變換器處于單管工作狀態(tài)，開(kāi)關(guān)頻率為fh；Upv在設定區間內，兩開(kāi)關(guān)管同時(shí)高頻工作，為減小損耗，使兩者開(kāi)關(guān)頻率均降低為f1。進(jìn)出雙管工作區間時(shí)加入滯環(huán)，防止模式來(lái)回切換。為簡(jiǎn)化控制，雙管模式下，固定d1，只調節d2完成控制要求。對于U1，Ur和△U值的取定，綜合考慮將整個(gè)過(guò)程中d1和d2的極值設置在合理范圍內。程序控制框圖如圖7所示。
4 實(shí)驗研究
為驗證前述控制策略有效性，搭建變換器樣機進(jìn)行實(shí)驗研究。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)行數字控制，實(shí)現V1，V2驅動(dòng)信號輸出。
Upv由240V升至430V時(shí)，Uo波形如圖8a所示。電壓變化期間Buck開(kāi)關(guān)管V2和Boost開(kāi)關(guān)管V1驅動(dòng)波形(UgV2和ugV1)從圖8b依次變化到8c。由實(shí)驗波形可見(jiàn)，采用的調制策略實(shí)現了從Boost模式到雙管工作模式再到Buck模式的快速響應和平滑切換。
用功率分析儀測試了典型情況下的效率曲線(xiàn)，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 結論
此處針對光伏對直流微網(wǎng)接口變換器的兩個(gè)要求：滿(mǎn)足一定的外特性以及能夠高效、平滑的工作展開(kāi)分析。針對外特性要求，設計了基于功率匹配、參考取小的控制方案；對使用單管工作產(chǎn)生的升降壓模式切換問(wèn)題，給出加入雙管降頻區間的解決策略。實(shí)驗研究結果表明所采用的控制策略簡(jiǎn)單有效，實(shí)現了變換器高效率和平滑的運行，滿(mǎn)足直流總線(xiàn)供電系統控制要求。
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