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用于光伏系统的串联boost和buck-boostDC-DC变换器的分析与评估本文提出了一种光电单元列阵供电的方法，特定情况下清洁可再生的电能资源被偏远的农村住宅或工业所受用。这里应用了一种串联连接boost和buck-boostDC-DC变换器通过pv数组。从两个串联的太阳能电池提供100V电压，转换为400V的输出电压，双向变换器在工作时可以双向进行。这可以帮助减少要求范围内400V的直流脉宽调制三相逆变器输出的电流纹波。分析该结果的仿真情况，并对结果进行评估及对个人独立电源进行比较，串联模拟电源转换器能提供输出直流电压为400V，最大输出功率达到600W。 一、概述 在一些农村地区缺乏电力的基础上，随着住宅、工业客户对电能质量的关注，需要提出有效的供电方案。对客户而言，分布电力是电力行业可以长期竞争的基础。光伏发电广泛用于产生电能的一种方式是分布式发电。有几种方法提出了提高供电条件来满足住宅或工业客户的要求。电源变换器的广泛应用满足了客户对电能的要求。以上说明有方法能代替可再生资源。图1显示的是一个典型的dc-dc转换器采用提高增加一个太能能电池电压产生模块将它转换成一个交流输出电压120V。图2显示另一个众所周知的拓扑DC-DC转换器，通过采用高频隔离变换器，进一步增加输入电压提供太阳能电池片。然而，由于他们的本质表现每一个拓扑这两种方法是有限的。直流-直流变换器的提高图1显示的是有限的,由责任周期,在一个有限的输出电压可从一个100 V,600 W太阳能电池阵列提升到170V。电源的推拉拓扑能被使用,如图2,因为它需要一个高频隔离变压器可能增加电压。然而,主要的缺点集中在需要使用一个更准确的隔离变压器。所以要寻找低成本降低权力结构成分和性能优良,dc-ac两个直流-直流转换器。 还有一个额外的缺点,采用直流-直流转换器和有限的特点、性能的事实是一个太阳能电池模块,将会向世人展示一个非线性的特点,为其输出量(即伏安)。这一变化的非线性行为产生的最大功率点(MP)随着日晒(阳光强度)和温度的变化而变化。最大输出功率可以获得一个特定的太阳辐照,那是一个独特的操作点的太阳能电池模块。因此,调整太阳能电池模块输出能量匹配负载为最大效率是很重要的。这可能达到与平衡运行点和发出的最大功率点重合的太阳能电池模块。由于要解决对权力运作水平和温度在不同的日晒这个难点,本文提出一种串并联方法。 结合一个直流-直流变换器的满足客户的要求和提高性能电在这个新提出的方法。主要的目标是研究提供一种方法,提高交付的电能通过供电条件的结构和使用替代再生资源(ARRs)。进一步,提出的方法也被连接到一个正弦脉宽调制三相逆变器的性能研究完整的dc-ac供电条件的结构。 图1 图22、 实验结果与先前的典型变换器拓扑结构 在这一节了试验结果,说明两个典型的变换器拓扑结构的性能,提高、推拉转换为直流-直流转换器。进一步,实验结果显示的是三相SPWM逆变器的第二阶段的直流输出电压转换成交流输出线电压。A.直流-直流转换器和三相SPWM逆变器实验结果提高转炉直流-直流(图1)如图3。这个图展示了直流输出电压,它是由太阳能电池Vsc = 100 V电压。这个输入电压最大限度地提高直流输出电压,Vo= 170 V 以起始时间接近400毫秒。由于性能限制的直流输出电压,三相SPWM逆变器输出电压产生低线交流,VLL,rms= 96 V.图3中直流-直流变换器的提高提供了直流输出电压产出的67%负载下,在加载的地方的最大输出功率是Po= 600 W。ac电压输出线的三相SPWM逆变器是显示在图4。输出电压均方根的最大值处获得了VLL、均方根= 90 v这种低电压输出线在根本上是由直流输出电压直流-直流转换器提供的刺激,但并不足以提供更高的交流输出电压。 图3 图4B.推挽直流-直流转换器和SPWM逆变器实验结果的推拉器直流-直流图。2)显示在图5。在这个图里播放的直流输出电压,它是加强和孤立的PV电池电压从万顺昌= 100 V该输入电压,Vsc,可到最大输出直流电压Vo，dc = 174 V和启动时间接近50毫秒。此外,推拉是一个孤立的拓扑是利用高频，假如我们使用变压器。该公司的高频变压器输入电压比,Vsc,= NSEC/ NPRI。其次,一个交流输出电压次级绕组整顿通过单相整流。由于有限的直流输出电压、三相SPWM逆变器是显示生产低线交流输出电压、VLL，rms= 91.5 v,实验结果表明,如图6。在这个图实验结果进行最大输出功率的28%。图4和6已经显示一个过滤的三线的交流输出电压正弦脉宽调制三相变频器。 图5 图6三、串并联方法实现在图7表明本文提出的方法,由一个电源提高阶段。它把输入直流电压VSC= 100 V,从太阳能电池片提升到一个稳压直流输出电压,Vdc= 200 V。第二阶段由直流-直流buck-boost转换器转换器。这也提供从转换器的电压由太阳能电池的输出电压100 v，直流-直流转换器是两个系列,连接并结合(交替运作)达到输出功率和负载电压要求。 图7四、分析和建模的方法在接下来的部分里提出了一个分析说明描述的基本操作串并联连接提出了电源转换器。该系统主要由一个太阳能电池阵列和两个模块(2300 W,250 V),boost转换器和buck-boost转换器。两个主要的电感器包括一个提高电感，Lboost,可配置作为单独的电感器,Lbuckboost,或者也可以两个耦合电感。两个耦合电感器可以提高该方法的特点,有助于降低神经网络的输入所描绘的纹波电流两个直流-直流转换器操作交变地。分析该系统下进行以下的假定:(一)电力半导体器件(场效应管和二极管)的串并联视为理想途径。(二)个人之转换器运作的电感电流模式。(三)电力半导体开关操作交变地。在接下来的段落的数学模型和串并联对光伏太阳能电池转换器进行了介绍A. 光伏-模块模型一个太阳能电池模组由一个组合有许多小型太阳能电池,被连接在串、并联配置,以提供需要的电压和电流的数量。众所周知,一个光伏电池模块显示一个非线性的特点是电压和电流之间是被描绘成在图86。在图8证明非线性特性,提供了对电压、电流的数量,这是依赖在日晒和温度。Voc,代表断路电压-太阳能电池模块，Iph代表电池电流,Vload和Iload分别是负电压和负载电流。图8中的阴影长方形代表最大电力。根据6-一个太阳能电池模块可以被数学表达为， 其中，RS =电池串联电阻,=(q /AkT),q=电荷,k = 玻尔兹曼常量,T =绝对温度,Iph=电池电流,Io =电池反向饱和电流。Vsc和Isc分别代表太阳能电池电压和电流。 图8B.工作原理该方法的操作可以解释如下。在图9(a)证明了其等效电路的电源转换器的实时Ton，boost。与升压电感电流，Il,boost,增加了一个线性最大的价值,而这又取决于太阳能电池模块电压VSC,电感值Lboost、交换频率f、和boost转换器的责任周期D 1。在实时输出负荷供应的剩余能量存储在输出电容Co1,转移到输出负载。此外,存储的能量之电感Lbuckboost,用于输出电容Co2充电、以及向载荷供应能量。在每一个直流输出电压输出电容,Vo,1和Vo,2,是经由一个电压控制模式的控制。两个直流输出电压必须被限制在200。图9(b)显示在实时等效电路的转换器。现在,如图9(b),buck-boost转换器进行它的电源开关,Qbuck_boost,只是在间隙时间(Toff,boost)转换开关的提高,Qboost。在实时(Ton,buckboost)转换器,电感电流,Il,buckboost,开始呈线性增长到一个最大值iL,max,buckboost。转换器的责任周期D2会高于责任周期D1。直流变换器的提高操作责任周期(D1)和间隙时间(1-D1)将会有一个重叠。优化两个任务周期就能够降低占空比的输入波纹。在图10表述了建议中的boost和buck-boost转换器电流的实现方法。电感电流,iL,boost和iL,buckboost在另一个(相移)模型中运行操作。 因此,这有助于降低电流变换器和光伏电池组件电池电流的输入纹波。五、串并联变流器功能为了分析和性能的评价所建议的方法,在转会的功能串并联转换器是假设7。（2）和（3）分别表示了如果单个的传递函数和直流-直流转换器之直流-直流buck-boost的作用图(2)和(3)中，D1-boost变换器责任周期D2-buck-boost变换器责任周期o,1,o,2-角频率Qo,1, Qo,2 品质因数 a b 图 1 0同时,光伏太阳能的传递函数的定义与boost和buck-boost转换器,分别为,在图7从该方法显示,一个框图可以衍生以获得一个功能转换为串并联电源转换器，如图11。 图11利用(4)和(6)的传递函数可以得到(7)中的Tp,sc-out(s)。因此,从(7)可以推论,太阳能电池的输入到输出电压传递函数，Tp,sc-out(s),包含一个四项分母多项式的。类似的推论能得到输出控制传递函数，Tp,d-out(s)。6、 设计案例 在本节给出了一个设计实例作深入的理解方式。串并联转换器设计了电源转换器可进行分别增强和设计之转换器。输入电压转换器提供由太阳能电池模块是100 v的最大输出功率转换器Po= 600 W,和一个选定的开关频率f = 100千赫。该电源转换器必须能够提供一个直流输出电压Vo,dc = 400 V,输出dc-ac三相变流器Po= 600 W(假设理想的条件下)。三相PWM逆变器应负责提供适当的交流输出电压到负荷(如住宅负载)。我在表格中总结提出了串并联数据规格算法。 表格 1Vsc=70V-120V 电源输入电压范围Vo,dc=400V 电源输出功率Po,max=600V 光伏电源最大输出功率Isc,ave=6A 电源输出电流Ia,dc=1.5A 输出电流Fs=100kHZ 转换频率A. Boost变换器元器