深入解析光伏直流变换电路的工作原理

光伏电池作为一种特殊类型的直流电源，其输出特性与常规电源有很大不同。对于不同类型的负载，如电压接受型负载(例如蓄电池)、电流接受型负载(例如永磁直流电动机)以及纯阻性负载，光伏电池的匹配特性也表现出显著的差异。

在光伏直流变换电路中，主要采用脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)两种控制方法，其中PWM更为常见。光伏直流变换器的主电路分为直接变换和间接变换两大类。直接变换包括Buck(降压)变换器和Boost(升压)变换器等，而间接变换则包括单端正激变换器和单端反激变换器等。Buck变换器和Boost变换器的主电路是最基础的变换器拓扑，可以衍生出多种组合结构。

Buck变换器的主电路由VT、VD、L和C组成，形成一个降压斩波器。通过调节开关管VT的开通占空比，可以调整负载电压，进而调节光伏阵列的工作点。设置CS的目的是为了确保光伏阵列输出电流的连续性，避免发电功率的损失。这个电路以其结构简单、高效率和易于控制的特点而受到青睐。

Boost变换器的主电路由L、VT、VD和C组成，构成一个升压斩波器。当开关管VT开通时，L储存能量;当VT关断时，L释放的磁能转化为感应电压，与光伏阵列的输出电压相加，向负载供电。通过适当调节占空比，可以调整光伏阵列的输出电压，使其保持在最大功率点电压，并且该电路能够提升光伏阵列的输出电压。这个电路同样具有结构简单、高效率和易于控制的特点，但不适用于降压变换。

单端正激变换器在VT开通时，通过变压器T向C和R供电。通过调节占空比或变压器T的变比，可以调整输出电压，这种类型的变换器多用于小容量的降压电路，需要采取磁芯复位措施。单端反激变换器在VT关断时，通过变压器T向C和R供电。它以元件少、易于实现多路输出的优点而著称，但变压器的励磁电流仍然是单向的。