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。
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