CN104578784B - 一种光伏mppt的全电流段boost电路及其全电流段控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种光伏MPPT的全电流段BOOST电路，由电感L、高频开关管Q、二极管D和电容器C组成基本BOOST电路，所述电感L、二极管D和电容器C依次串接在光伏电池两极，所述高频开关管Q的漏极连接二极管D的阳极，栅极接收来自DSP的全电流段控制信号，源极连接所述的电容器C，其中所述DSP通过采样基本BOOST电路的输入电压、输出电压和输入电流进行运算来确定其工作状态，以输出全电流段控制信号，本发明另一实施例涉及全电流段的控制方法。

Description

一种光伏MPPT的全电流段BOOST电路及其全电流段控制方法
技术领域
本发明涉及一种适用于光伏最大功率点跟踪(MPPT)的全电流段BOOST电路，属于光伏BOOST控制领域。
背景技术
很多光伏机器内部都带有BOOST升压电路，起到将直流电压升高到所需要电压作用，广范用于升压母线。BOOST电路在工作过程中，一般在DCM工作模式和CCM工作模式下运行，根据不同的功率等级和需求对BOOST的工作模式进行设定。对于中大功率的BOOST电路，则希望BOOST电路能在全电流段工作，但是BOOST电路在电流比较低的运行条件下，BOOST电路会工作在DCM模式下，由于电流采样精度的影响会导致BOOST电路的低占空比无法正常打开，机器会进行震荡，从而影响机器的正常运行。现常用的BOOST控制系统多为全电流段采用电压外环加电流内环对BOOST的占空比进行控制，在低电流工作时不进行控制或者通过增加额外电路来消除震荡，这样不但电路复杂，成本较高，而且稳定性能也会变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于光伏MPPT的全电流段BOOST电路控制方式，包括电路及其控制方法。本发明在控制BOOST的开关管占空比时，通过DSP的判断实现了对BOOST电路的全电流段分别控制，具有电路简单，系统稳定，所使用的元器件成本较低的优点。
本发明技术方案：一种光伏MPPT的全电流段BOOST电路，由电感L、高频开关管Q、二极管D和电容器C组成基本BOOST电路，所述电感L、二极管D和电容 器C依次串接在光伏电池两极，所述高频开关管Q的漏极连接二极管D的阳极，栅极接收来自DSP的全电流段控制信号，源极连接所述的电容器C，其中所述DSP通过采样基本BOOST电路的输入电压、输出电压和输入电流进行运算来确定其工作状态，以输出全电流段控制信号。
在一个实施例中，所述DSP被配置为：若判断基本BOOST电路处于DCM状态，计算占空比以进行开环控制；若判断基本BOOST电路处于CCM状态，则进行闭环控制。
在一个实施例中，所述DSP判断基本BOOST电路的工作状态，控制其高频开关管Q进行相应PWM驱动信号以进行全电流段控制。
在另一个实施例中，一种光伏MPPT的BOOST电路全电流段控制方法，所述的全电流段BOOST电路中，包括：通过DSP将所述基本BOOST电路的输入电压Vin、输出电压VO和输入电流Iin采样后进行运算，判断所述基本BOOST电路的工作状态，若判断为处于DCM工作状态，则计算占空比以进行开环控制；若判断为处于CCM工作状态，则进行闭环控制；控制所述基本BOOST电路的高频开关管Q进行相应PWM驱动信号以进行全电流段控制。其中：
对所述基本BOOST电路的输入电压Vin和输出电压VO进行采样，根据电感L感值、开关频率、输入电压Vin和输出电压VO计算出所述的基本BOOST电路在DCM和CCM两个工作状态下的临界点电流IC；
对所述基本BOOST电路输入电流Iin进行采样并进行判断，若Iin>IC，则判定此基本BOOST电路工作在CCM状态；反之，若Iin<IC，则判定此基本BOOST电路BOOST工作在DCM状态。
其中，在所述DSP判定基本BOOST电路工作在CCM状态下，则由MPPT控制环给出基准电压Vref；由所述的基准电压Vref和输出电压VO进行电压外环控制得到电 流环基准电流Iref；由基准电流Iref和输出电流IO进行电流内环控制；以及经过PI环、传递函数和PWM控制环得到所述基本BOOST电路的高频开关管Q的PWM驱动信号，以进行双闭环控制。
进一步地，在所述DSP判定基本BOOST电路工作在DCM状态下，则由DSP对输入电压Vin、输出电压VO、电流环基准电流Iref、开关频率和电感L感值进行计算得到开环占空比基准DOP；将此开环占空比基准DOP经传递函数和PWM控制环得到所述基本BOOST电路的高频开关管Q的PWM驱动信号，实现开环控制。
与现有技术相比，本发明在控制BOOST开关管占空比时，通过DSP的判断实现了对BOOST电路的全电流段分别控制，具有电路简单，系统稳定，所使用的元器件成本较低的优点。
附图说明
图1是本发明的电路原理示意图；
图2是本发明电路的开环/闭环控制示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1所示，基本BOOST电路是由一个电感L，一个高频开关管Q，一个二极管D，一个电容器C组成。当基本BOOST电路工作时，对输入电压Vin和输出电压VO进行采样后送入DSP(图中未绘示出)，由DSP根据电感L感值、开关频率、输入电压Vin和输出电压VO计算出基本BOOST电路在DCM和CCM两个工作状态下的临界点电流IC。同时，DSP对输入电流Iin进行采样，将其采样值进行判断。若Iin>IC，则判定BOOST工作在CCM状态。反之，Iin<IC，则判定基本BOOST 电路工作在DCM状态。
如图2所示，在DSP判定基本BOOST电路工作在CCM状态下时，则由MPPT控制环给出基准电压Vref，再由基准电压Vref和输出电压VO进行电压外环控制得到电流环基准电流Iref，再由基准电流Iref和输出电流IO进行电流内环控制，最后经PI环、传递函数和PWM控制环得到基本BOOST电路的高频开关管Q的PWM驱动信号，实现双闭环控制。
在DSP判定BOOST电路工作在DCM状态下，则由DSP对输入电压Vin、输出电压VO、电流环基准电流Iref、开关频率和电感L感值进行计算得到开环占空比基准DOP，将此基准DOP经传递函数和PWM控制环得到BOOST开关管的PWM驱动信号，实现开环控制。

Claims (5)

1.一种光伏MPPT的全电流段BOOST电路，由电感L、高频开关管Q、二极管D和电容器C组成基本BOOST电路，所述电感L、二极管D和电容器C依次串接在光伏电池两极，所述高频开关管Q的漏极连接二极管D的阳极，栅极接收来自DSP的全电流段控制信号，源极连接所述的电容器C，其中所述DSP通过采样基本BOOST电路的输入电压、输出电压和输入电流进行运算来确定其工作状态，以输出全电流段控制信号，其特征在于所述DSP被配置为：若判断基本BOOST电路处于电流断续模式(DCM)状态，计算占空比，对输出电压进行采样进行闭环控制；若判断基本BOOST电路处于电流连续模式(CCM)状态，则进行闭环控制。
2.根据权利要求1所述的光伏MPPT的全电流段BOOST电路，其特征在于：所述DSP判断基本BOOST电路的工作状态，控制其高频开关管Q进行相应PWM驱动信号以进行全电流段控制。
3.一种光伏MPPT的BOOST电路全电流段控制方法，其特征在于：在权利要求1所述的全电流段BOOST电路中，包括：
通过DSP将所述基本BOOST电路的输入电压Vin、输出电压VO和输入电流Iin采样后进行运算，判断所述基本BOOST电路的工作状态，若判断为处于DCM工作状态，则计算占空比以进行开环控制；若判断为处于CCM工作状态，则进行闭环控制；
控制所述基本BOOST电路的高频开关管Q进行相应PWM驱动信号以进行全电流段控制；其中：
对所述基本BOOST电路的输入电压Vin和输出电压VO进行采样，根据电感L感值、开关频率、输入电压Vin和输出电压VO计算出所述的基本BOOST电路在DCM和CCM两个工作状态下的临界点电流IC；
对所述基本BOOST电路输入电流Iin进行采样并进行判断，若Iin>IC，则判定此基本BOOST电路工作在CCM状态；反之，若Iin<IC，则判定此基本BOOST电路BOOST工作在DCM状态。
4.根据权利要求3所述的光伏MPPT的BOOST电路全电流段控制方法，其特征在于：
在所述DSP判定基本BOOST电路工作在CCM状态下，则由MPPT控制环给出基准电压Vref；
由所述的基准电压Vref和输出电压VO进行电压外环控制得到电流环基准电流Iref；
由基准电流Iref和输出电流IO进行电流内环控制；以及
经过PI环、传递函数和PWM控制环得到所述基本BOOST电路的高频开关管Q的PWM驱动信号，以进行双闭环控制。
5.根据权利要求3或4所述的光伏MPPT的BOOST电路全电流段控制方法，其特征在于：
在所述DSP判定基本BOOST电路工作在DCM状态下，则由DSP对输入电压Vin、输出电压VO、电流环基准电流Iref、开关频率和电感L感值进行计算得到开环占空比基准DOP；
将此开环占空比基准DOP经传递函数和PWM控制环得到所述基本BOOST电路的高频开关管Q的PWM驱动信号，实现开环控制。
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