【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光伏及開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域，具體地說(shuō)，尤其涉及一種用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的三模式四開(kāi)關(guān)buck-boost變換器電路。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)的光伏輸入電路以buck電路、boost電路或者buck-boost電路為主。這對(duì)光伏板輸入電壓提出了要求，然而實(shí)際上因?yàn)楣庹諒?qiáng)度、溫度、濕度等的變化，光伏板輸入電壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，buck電路、boost電路或者buck-boost電路并不能完全滿足光伏板輸入的電壓范圍，因此提出一種寬電壓輸入范圍的可用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路。
2、傳統(tǒng)四開(kāi)關(guān)buck-boost變換器(four?switch?buck-boost，fsbb)電路存在buck和boost模態(tài)，可以在兩種模態(tài)間自由切換，并且由于采用mosfet管代替二極管，降低了電路損耗，提高了效率。然而buck模態(tài)到boost模態(tài)的切換是瞬間完成的，會(huì)對(duì)開(kāi)關(guān)管器件產(chǎn)生不可逆的損耗，因此這里添加buck-boost過(guò)渡模態(tài)，平滑了占空比切換過(guò)程，并且采用改進(jìn)切換占空比的方法進(jìn)一步提高電路轉(zhuǎn)換效率。
3、最大功率點(diǎn)跟蹤算法是影響光伏轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一，采用先進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤(maximum?power?point?tracking，mppt)算法能很大程度上提高光伏轉(zhuǎn)換效率，傳統(tǒng)的最大功率點(diǎn)跟蹤算法以電導(dǎo)增量法、擾動(dòng)觀察法為主，然而以上方法存在要經(jīng)驗(yàn)性嘗試步長(zhǎng)設(shè)置、穩(wěn)定性差、輸出效率低、適用性低，在遮蔭條件下容易丟失最大功率點(diǎn)等缺點(diǎn)，因此提出一種新型改進(jìn)智能最大功率點(diǎn)跟蹤算法，并
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路，能夠顯著增大光伏板輸入電壓范圍以及降低功率損耗，同時(shí)采用過(guò)渡模態(tài)buck-boost的改進(jìn)占空比切換方法和改進(jìn)最大功率點(diǎn)跟蹤算法，提高了電路的適應(yīng)性、穩(wěn)定性、可靠性、精度和效率，滿足光伏轉(zhuǎn)換電路日益增長(zhǎng)的性能要求。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下：
3、一種用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路，包括主電路模塊、輸入電壓檢測(cè)模塊、輸出電壓檢測(cè)模塊、輸出電流檢測(cè)模塊、控制輸出模塊和驅(qū)動(dòng)放大電路模塊，控制輸出模塊包括微控制單元，微控制單元具有adc采樣接口和pwm輸出接口；
4、主電路模塊、輸入電壓檢測(cè)模塊的輸入端分別與光伏板連接，主電路模塊的輸出端分別與輸出電壓檢測(cè)模塊、輸出電流檢測(cè)模塊的輸入端以及電池連接，輸入電壓檢測(cè)模塊、輸出電壓檢測(cè)模塊、輸出電流檢測(cè)模塊的輸出端分別與adc采樣接口連接；
5、主電路模塊用于對(duì)光伏板15-130v輸入電壓進(jìn)行處理，并輸出直流電給電池充電；輸入電壓檢測(cè)模塊、輸出電壓檢測(cè)模塊、輸出電流檢測(cè)模塊用于對(duì)主電路模塊的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流進(jìn)行采樣，并將采樣值傳輸至微控制單元；微控制單元用于根據(jù)采樣值判斷主電路模塊所處的模態(tài)，通過(guò)改進(jìn)最大功率點(diǎn)跟蹤算法，由pwm輸出接口輸出pwm控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大電路模塊控制主電路模塊開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷；
6、主電路模塊包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第四開(kāi)關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、第一寄生電容、第二寄生電容、第三寄生電容、第四寄生電容和充放電電感；
7、第一開(kāi)關(guān)管的控制端輸入第一pwm控制信號(hào)，第一開(kāi)關(guān)管的第一端與第一二極管、第一寄生電容的正極連接，第一開(kāi)關(guān)管的第二端和第一二極管、第一寄生電容的負(fù)極連接；
8、第二開(kāi)關(guān)管的控制端輸入第二pwm控制信號(hào)，第二開(kāi)關(guān)管的第一端與第二二極管、第二寄生電容的正極連接，第二開(kāi)關(guān)管的第二端和第二二極管、第二寄生電容的負(fù)極連接；
9、第三開(kāi)關(guān)管的控制端輸入第三pwm控制信號(hào)，第三開(kāi)關(guān)管的第一端與第三二極管、第三寄生電容的正極連接，第三開(kāi)關(guān)管的第二端和第三二極管、第三寄生電容的負(fù)極連接；
10、第四開(kāi)關(guān)管的控制端輸入第四pwm控制信號(hào)，第四開(kāi)關(guān)管的第一端與第四二極管、第四寄生電容的正極連接，第四開(kāi)關(guān)管的第二端和第四二極管、第四寄生電容的負(fù)極連接。
11、進(jìn)一步地，輸入電壓檢測(cè)模塊采用運(yùn)放tp2412進(jìn)行差分采樣，將輸入電壓縮小50倍，當(dāng)輸入最大電壓為130v時(shí)，經(jīng)過(guò)差分采樣電路輸出最大電壓2.6v。
12、進(jìn)一步地，輸出電壓檢測(cè)模塊采用運(yùn)放tp2412進(jìn)行差分采樣，將輸入電壓縮小20倍，當(dāng)輸出最大電壓為55v時(shí)，經(jīng)過(guò)差分采樣電路輸出最大電壓2.75v。
13、進(jìn)一步地，輸出電流檢測(cè)模塊并聯(lián)兩個(gè)2mr/2w檢流電阻，通過(guò)兩電阻分流，輸出端最大電流為63a，功率達(dá)3000w；通過(guò)ina280電流檢測(cè)放大器，在2.7v至120v的寬共模范圍內(nèi)測(cè)量分流電阻上的壓降，并將采樣值輸入到微控制單元。
14、進(jìn)一步地，buck-boost變換器電路存在三種工作模態(tài)，具體為：
15、設(shè)vi為輸入端電壓，vo為輸出端標(biāo)稱電壓，當(dāng)vi小于vo-δvh時(shí)，電路處于boost模式；當(dāng)vi大于vo+δvh時(shí)，電路處于buck模式；當(dāng)vi處于vo-δvh和vo+δvh之間時(shí)，電路處于buck-boost模式；δvh是buck-boost模式所輸出電壓范圍的一半；
16、buck-boost變換器電路的buck-boost工作模態(tài)介于buck和boost模式之間，當(dāng)電路從buck模式過(guò)渡到boost模式時(shí)，中間過(guò)程為buck-boost工作模態(tài)；
17、buck-boost模式范圍取決于電壓增益m，表示為：
18、
19、式中，d1為第一開(kāi)關(guān)管的占空比；d2為第四開(kāi)關(guān)管的占空比；
20、d1和d2兩者的關(guān)系表示為：
21、
22、令d1、d2之間滿足線性關(guān)系：
23、d1＝d2+0.95；
24、由此消除工作點(diǎn)的跳變過(guò)程，則電壓增益m為：
25、
26、進(jìn)一步地，采用優(yōu)化粒子群算法bspso在局部陰影條件下進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤，具體為：
27、首先進(jìn)行基于反向策略的混沌初始化，采用改進(jìn)tent映射與準(zhǔn)反向個(gè)體進(jìn)行初始化；再進(jìn)行進(jìn)化變異階段，引進(jìn)變異因子，進(jìn)一步擴(kuò)大全局最優(yōu)解范圍；最后進(jìn)入優(yōu)化收斂階段，去除速度項(xiàng)進(jìn)入低緯度尋優(yōu)，加快收斂速度，直至收斂至全局最優(yōu)解；將光伏板輸出的電壓和電流作為自變量，功率為目標(biāo)函數(shù)，輸出占空比來(lái)控制輸出最大功率。
28、進(jìn)一步地，優(yōu)化粒子群算法bspso的基于反向策略的混沌初始化過(guò)程，包括：
29、粒子群pso算法是基于群體智能的全局優(yōu)化算法，粒子工作過(guò)程中更新公式為：
30、vni＝wvn-1i+c1r1(pni-xni)+c2r2(gn-xni)；
31、xn+1i＝xni+vni；
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，包括主電路模塊、輸入電壓檢測(cè)模塊、輸出電壓檢測(cè)模塊、輸出電流檢測(cè)模塊、控制輸出模塊和驅(qū)動(dòng)放大電路模塊，控制輸出模塊包括微控制單元，微控制單元具有ADC采樣接口和PWM輸出接口；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，輸入電壓檢測(cè)模塊采用運(yùn)放TP2412進(jìn)行差分采樣，將輸入電壓縮小50倍，當(dāng)輸入最大電壓為130V時(shí)，經(jīng)過(guò)差分采樣電路輸出最大電壓2.6V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，輸出電壓檢測(cè)模塊采用運(yùn)放TP2412進(jìn)行差分采樣，將輸入電壓縮小20倍，當(dāng)輸出最大電壓為55V時(shí)，經(jīng)過(guò)差分采樣電路輸出最大電壓2.75V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，輸出電流檢測(cè)模塊并聯(lián)兩個(gè)2mR/2W檢流電阻，通過(guò)兩電阻分流，輸出端最大電流為63A，功率達(dá)3000W；通過(guò)INA280電流檢測(cè)放大器，在2.7V至
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，Buck-Boost變換器電路存在三種工作模態(tài)，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，采用優(yōu)化粒子群算法BSPSO在局部陰影條件下進(jìn)行最大功率點(diǎn)追蹤，具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，優(yōu)化粒子群算法BSPSO的基于反向策略的混沌初始化過(guò)程，包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，優(yōu)化粒子群算法BSPSO的進(jìn)化變異階段過(guò)程，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要8所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，優(yōu)化粒子群算法BSPSO的優(yōu)化收斂階段過(guò)程，包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的Buck-Boost變換器電路，其特征在于，優(yōu)化粒子群算法BSPSO的自適應(yīng)參數(shù)過(guò)程，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路，其特征在于，包括主電路模塊、輸入電壓檢測(cè)模塊、輸出電壓檢測(cè)模塊、輸出電流檢測(cè)模塊、控制輸出模塊和驅(qū)動(dòng)放大電路模塊，控制輸出模塊包括微控制單元，微控制單元具有adc采樣接口和pwm輸出接口；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路，其特征在于，輸入電壓檢測(cè)模塊采用運(yùn)放tp2412進(jìn)行差分采樣，將輸入電壓縮小50倍，當(dāng)輸入最大電壓為130v時(shí)，經(jīng)過(guò)差分采樣電路輸出最大電壓2.6v。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路，其特征在于，輸出電壓檢測(cè)模塊采用運(yùn)放tp2412進(jìn)行差分采樣，將輸入電壓縮小20倍，當(dāng)輸出最大電壓為55v時(shí)，經(jīng)過(guò)差分采樣電路輸出最大電壓2.75v。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光伏最大功率點(diǎn)跟蹤的buck-boost變換器電路，其特征在于，輸出電流檢測(cè)模塊并聯(lián)兩個(gè)2mr/2w檢流電阻，通過(guò)兩電阻分流，輸出端最大電流為63a，功率達(dá)3000w；通過(guò)ina280電流檢測(cè)放大器，在2.7v至120v的寬共模范圍內(nèi)測(cè)量...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛家祥，王凌云，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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