CN115021568B - 部分功率mppt隔离dc-dc变换器拓扑与控制方法 - Google Patents

部分功率mppt隔离dc-dc变换器拓扑与控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种部分功率MPPT隔离DC‑DC变换器拓扑，其特征在于：包括光伏阵列模块、输入滤波器模块、MPPT跟踪控制器模块、部分功率变换器模块、高频隔离DC‑DC1变换器模块、高频隔离DC‑DC2变换器模块、负载Ro、电容C1、C2和C4，光伏阵列模块输出的总功率，一部分流入了高频隔离DC‑DC1变换器模块，一部分经过部分功率变换器模块处理后又经过了高频隔离DC‑DC2变换器模块处理，两个高频隔离DC‑DC变换器模块的使用，使得整个系统的输入与输出没有了直接的电气连接，提高了整个系统的可靠性。

Description

部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑与控制方法
本发明属于电力电子领域，特别是涉及一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑与控制方法。
背景技术
随着化石燃料的逐渐短缺以及化石燃料发电造成严重的环境问题，可再生能源就得到了发展，它能够有效地缓解能源短缺和环境污染问题，在众多可再生能源中，太阳能也获得了快速发展。
在光伏系统中，由于光伏阵列模块具有特有的最大功率点现象，图1表示的是光伏阵列的P-U曲线，从该图中可以看出在不同的光照强度下，光伏阵列模块都存在一个最大功率点，在最大功率点的左边随着光伏阵列输出电压的增加，输出功率也随之增加，在最大功率点的右边随着光伏阵列输出电压的增加，输出功率反之减小。为了确保光伏阵列输出最大功率，就需要引入MPPT跟踪控制器，通过它实时检测光伏阵列中的输出电流和输出电压，使得光伏阵列时刻都以最大功率输出。
在光伏系统中，还有功率变换器，它与MPPT跟踪控制器模块配合使用，接收来自MPPT跟踪控制器模块的占空比控制信号，通过调节占空比使得系统的负载特性等于光伏阵列的内阻，此时就会使得光伏阵列输出最大功率。
通常，功率变换器都采用的是全功率变换器，它将会处理光伏阵列模块的全部输出功率，所以功率变换器体积需要做的很大，而且光伏阵列发出的全部功率都会流经功率变换器，所以就会在全功率变换器模块上出现较大的功率损耗。为了提高整个系统的整体效率并且减小功率变换器的体积，就需要在全功率变换器模块上进行改进，就提出了部分功率变换器模块。各种研究表明，部分功率变换器模块的提出，明显的提高了系统的效率，减小了功率变换器的体积。这一点已经在Zapata,J.W.,et al.等人的"AnalysisofPartial Power DC-DC Converters for Two-Stage Photovoltaic Systems."(IEEEJournal ofEmerging&Selected Topics in Power Electronics.2018)中进行了说明。
在上述论文中，部分功率变换器模块虽然为隔离型结构，部分功率变换器模块只需处理部分功率，就能实现光伏阵列模块输出最大功率的目的，部分功率变换器模块相较于全功率变换器FPC模块的体积也可以减小。但是在这工作模式下，光伏阵列模块产生的一部分功率流过部分功率变换器模块，剩余功率直接馈入部分功率变换器模块的输出端，所以它的输入端与输出端并未实现真正的电气隔离，就失去了隔离变换器的优势，系统的可靠性降低。
因此现在需要在应用部分功率变换器模块的情况下，还能实现系统输入输出的电气隔离，提高了系统可靠性的同时，系统的效率还能处于一个较高水平。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供了一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑与控制方法来解决现有技术中系统的输入与输出无法实现电气隔离，从而导致系统可靠性降低的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：提供一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑，其创新点在于：包括光伏阵列模块、输入滤波器模块、 MPPT跟踪控制器模块、部分功率变换器模块、高频隔离DC-DC1变换器模块、高频隔离DC-DC2变换器模块、负载Ro、电容C1、C2和C4，
所述的光伏阵列模块和输入滤波器模块回路连接，所述的输入滤波器模块还分别连接电容C1的一端和C2的一端，输入滤波器模块接收光伏阵列模块输出的电压进行滤波，并将滤波后的电压加在电容C1和电容C2上，电容C1和C2的另一端相连，且连接中点为O；
所述的光伏阵列模块的输出端还和MPPT跟踪控制器模块连接，所述的 MPPT跟踪控制器模块和部分功率变换器模块连接，所述的MPPT跟踪控制器模块用于采集光伏阵列模块的电压、电流信号并产生占空比控制信号送入部分功率变换器模块；
所述的电容C2的一端还连接部分功率变换器模块，所述的部分功率变换器模块输出端并联连接电容C4的两端，所述的部分功率变换器模块接收来自电容 C2上的电压和MPPT跟踪控制器模块的占空比控制信号，进行电压变换，并将变换后的电压加在电容C4上；
所述的高频隔离DC-DC2变换器模块输入端并联连接电容C4的两端，且输出端分别连接高频隔离DC-DC1变换器模块和负载Ro的一端；高频隔离DC-DC2变换器模块接收来自电容C4上的电压，进行电压变换后将变换后的电压加在负载Ro上；所述的电容C1的一端还连接高频隔离DC-DC1变换器模块，所述的高频隔离DC-DC1变换器模块的输出端连接高频隔离DC-DC2变换器模块和负载 Ro的另一端，高频隔离DC-DC1变换器模块接收来自电容C1上的电压，进行电压变换后将变换后的电压加在负载Ro上；所述的高频隔离DC-DC1变换器模块与高频隔离DC-DC2变换器模块的输出端并联之后再连接到负载Ro两端，为负载Ro供电；
所述的电容C1和C2的另一端相连的O点分别连接部分功率变换器模块和高频隔离DC-DC1变换器模块。
为解决以上技术问题，本发明还提供一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)系统启动设置：光伏阵列模块启动，设置MPPT跟踪控制器模块以固定占空比输出；
(2)系统启动调整：高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块根据初始负载Ro上的电压反馈，以及根据高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块采用的不同的拓扑结构，通过调整占空比或频率的方式调整各自的输入电压，即电容C1和电容C4上的电压，然后，MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电流电压大小并根据电压电流信号和电容C1、C4上的电压对部分功率变换器模块的PWM驱动信号占空比进行调节，部分功率变换器模块占空比的改变，就调整了电容C2上的电压；
(3)判断负载电压是否变化：在系统运行中，高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块中的电压采样电路时刻采集负载Ro的电压，检测负载电压是否变化，当负载电压不变化时，则进入步骤(4)，若负载电压发生了变化，则进入步骤(5)；
(4)系统调整方式1:MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电压电流大小并根据电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比，改变电容C2上的电压；
(5)系统调整方式2：高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块根据负载电压的变化重新调整各自的输入电压，即电容C1和电容C4的电压，然后，MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电流电压大小并且根据调整的电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比，改变电容C2上的电压。
优选的，所述的步骤(4)和步骤(5)中根据调整的电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比的方法包括但不限于运用扰动观察法、电导增量法。
与现有技术相比，一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑与控制方法具有的有益效果是：
1、光伏阵列模块输出的总功率，一部分流入了高频隔离DC-DC1变换器模块，一部分经过部分功率变换器模块处理后又经过了高频隔离DC-DC2变换器模块处理，两个高频隔离DC-DC变换器模块的使用，使得整个系统的输入与输出没有了直接的电气连接，提高了整个系统的可靠性。
2、两个高频隔离DC-DC变换器模块都具有调节功能，都会根据负载电压的变化重新调整各自的输入电压，从而使得两个高频隔离DC-DC变换器模块时刻工作在最大效率点附近，从而提高整个系统的效率。
3、部分功率变换器模块、高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块都只需将光伏阵列发出的部分电压进行直接或间接的电压变换，因此可以减小它们的体积，从而减小整个系统的占地面积。
附图说明
图1是描绘了光伏阵列在不同光照强度下的P-U曲线图；
图2是本发明中一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑结构图；
图3是本发明中一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器控制流程图；
图4是本发明实施例中部分功率变换器模块(BOOST变换器)电路图；
图5是本发明实施例中高频隔离DC-DC变化器模块(全桥LLC谐振变换器) 电路图；
图6是本发明实施例中全桥LLC谐振变换器模块的等效原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方案进一步详细描述。
本发明提供一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑，其拓扑结构如图 2所示，包括光伏阵列模块、输入滤波器模块、MPPT跟踪控制器模块、部分功率变换器模块、高频隔离DC-DC1变换器模块、高频隔离DC-DC2变换器模块、负载Ro、电容C1、C2和C4；光伏阵列模块和输入滤波器模块回路连接，输入滤波器模块还分别连接电容C1的一端和C2的一端，输入滤波器模块接收光伏阵列模块输出的电压进行滤波，并将滤波后的电压加在电容C1和电容C2上，电容 C1和C2的另一端相连，且连接中点为O；光伏阵列模块的输出端还和MPPT跟踪控制器模块连接，MPPT跟踪控制器模块和部分功率变换器模块连接，MPPT 跟踪控制器模块用于采集光伏阵列模块的电压、电流信号并产生占空比控制信号送入部分功率变换器模块；电容C2的一端还连接部分功率变换器模块，所述的部分功率变换器模块输出端并联连接电容C4的两端，所述的部分功率变换器模块接收来自电容C2上的电压和MPPT跟踪控制器模块的占空比控制信号，进行电压变换，并将变换后的电压加在电容C4上。
高频隔离DC-DC2变换器模块输入端并联连接电容C4的两端，且输出端分别连接高频隔离DC-DC1变换器模块和负载Ro的一端；高频隔离DC-DC2变换器模块接收来自电容C4上的电压，进行电压变换后将变换后的电压加在负载Ro上；所述的电容C1的一端还连接高频隔离DC-DC1变换器模块，所述的高频隔离 DC-DC1变换器模块的输出端连接高频隔离DC-DC2变换器模块和负载Ro的另一端，高频隔离DC-DC1变换器模块接收来自电容C1上的电压，进行电压变换后将变换后的电压加在负载Ro上；所述的高频隔离DC-DC1变换器模块与高频隔离DC-DC2变换器模块的输出端并联之后再连接到负载Ro两端，为负载Ro供电。
本发明的电容C1和C2的另一端相连的O点分别连接部分功率变换器模块和高频隔离DC-DC1变换器模块。
两个高频隔离DC-DC变换器模块的使用使得系统实现了原边与副边的电气隔离。光伏阵列模块输出的电压，一部分加在电容C1上，一部分加在部分功率变换器模块上，加在C1上的电压经过高频隔离DC-DC1变换器模块进行进一步电压变换，加在部分功率变换器模块上的电压经过部分功率变换器模块电压变换之后再经过高频隔离DC-DC2变换器模块进行进一步电压变换，此时系统的输入与输出没有直接的电气连接，提高了系统可靠性。
本发明还提供一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器控制方法，其具体流程结构如图3所示，具体包括以下步骤：
(1)系统启动设置：光伏阵列模块启动，设置MPPT跟踪控制器模块以固定占空比输出；
(2)系统启动调整：高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块根据初始负载Ro上的电压反馈，以及根据高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块采用的不同的拓扑结构，通过调整占空比或频率的方式调整各自的输入电压，即电容C1和电容C4上的电压，然后，MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电流电压大小并根据电压电流信号和电容C1、C4上的电压对部分功率变换器模块的PWM驱动信号占空比进行调节，部分功率变换器模块占空比的改变，就调整了电容C2上的电压；
(3)判断负载电压是否变化：在系统运行中，高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块中的电压采样电路时刻采集负载Ro的电压，检测负载电压是否变化，当负载电压不变化时，则进入步骤(4)，若负载电压发生了变化，则进入步骤(5)；
(4)系统调整方式1：MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电压电流大小并根据电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比，改变电容C2上的电压；
(5)系统调整方式2：高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块根据负载电压的变化重新调整各自的输入电压，即电容C1和电容C4的电压，然后，MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电流电压大小并且根据调整的电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比，改变电容C2上的电压。
优选的，步骤(4)和步骤(5)中根据调整的电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比的方法包括但不限于运用扰动观察法、电导增量法。
一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器控制方法其基本控制思想是：高频隔离DC-DC1变换器和高频隔离DC-DC2变换器根据负载侧电压的大小调节各自的输入电压，使得两个高频隔离DC-DC变换器工作在最佳效率点附近，同时 MPPT跟踪控制器检测光伏阵列的输出电压电流，并根据电容C1、C4上的电压调节占空比控制信号，使得加在PPC上的电压即C2上的电压发生变化，进而调节光伏阵列总的输出功率，实现光伏阵列输出最大功率的目的。运用此种方法， PPC只需处理光伏阵列输出的部分功率，就能使得光伏阵列输出最大功率。
系统在开始启动时，MPPT跟踪控制器模块输出固定的占空比的目的是：为了使得部分功率变换器模块的输入与输出电压相等，其中输出固定的占空比的值与部分功率变换器模块的结构有关，比如使用BOOST变换器占空比输出就为0，如果采用BUCK变换器占空比输出就为1。
两个高频隔离DC-DC变换器模块(即为高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块)根据初始负载Ro上的电压反馈，调整各自的输入电压的目的是：高频隔离DC-DC变换器都存在最大效率点，在开始启动的时候，两个高频隔离DC-DC变换器并没有工作在最大效率点附近，为了使得两个高频隔离DC-DC变换器模块都工作在最大功率点附近，就需要根据初始负载Ro上的电压通过调整高频隔离DC-DC变换器模块的占空比或者开关频率的方式调节各自的输入电压，使得两个高频隔离DC-DC变换器工作在最大效率点附近，从而提升整个系统的效率。
MPPT跟踪控制器模块调节部分功率变换器模块的占空比，从而调整电容 C2上的电压的目的是：MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列输出的电压电流大小并根据电容C1、电容C4上的电压情况及时调整它的占空比输出，从而改变电容C2上的电压，使得光伏阵列模块输出最大功率，从而实现部分功率变换器模块只需处理光伏阵列发出的部分功率，就能实现光伏阵列发出最大功率的目的。
负载电压变化后的重新调整的目的是：当负载电压发生变化之后，两个高频隔离DC-DC变换器又不能工作在最大效率附近，使得整个系统的效率降低，因此这时两个高频隔离DC-DC变换器都应该根据负载电压的变化重新调整各自的输入电压，即电容C1、电容C4的电压，从而又使得两个高频隔离DC-DC变换器重新工作在最大效率点附近。
针对上述技术方案，本发明的具体实施如下：
高频隔离DC-DC1变换器模块的输入电压为电容C1上的的电压，设为VC1，部分功率变换器模块的输入电压为电容C2上的电压，设为VC2，部分功率变换器模块的输出电压为电容C4上的电压，设为VC4，MPPT跟踪控制器模块的输出占空比为D。
在实施例中，部分功率变换器模块运用BOOST变换器，如图4所示，包括电容C2、储能电感L2、绝缘栅双极型晶体管VT、二极管D1、输出滤波电容C4组成，电容C2一端与L2一端连接，C2的另一端接地；L2的另一端分别与VT的 C极、D1的阳极连接；VT的E极与地相连；D1的阴极与电容C4的一端连接； C4的另一端与地连接。其中C2上的电压为BOOST变换器的输入电压，电容C4上的电压为BOOST变换器的输出电压。
在实施例中，高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块都由全桥LLC谐振变换器组成，它的工作原理是通过调节开关频率从而实现电压的调节。全桥LLC谐振变换器的拓扑结构如图5所示，它由原边、副边和进行电压变换的变压器T组成，其中原边由Q1、Q2、Q3、Q4四个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和谐振电感Lr、励磁电感Lm、谐振电容Cr组成，副边由D2、D3、 D4、D5四个整流二极管和输出滤波电容C5组成。原边的输入电压为Ur，输入电压Ur的正端分别与Q1、Q3的C极连接，Q1的E极分别与Q2的C极、Cr的一端连接，Q3的E极与Q4的C极连接，Q2与Q4的E极与Ur的负端连接，Cr的另一端与Lr一端连接，Lr的另一端分别与Lm一端、变压器T的原边的一端连接，Lm另一端和变压器T原边的另一端均与Q4的的C极连接，变压器T的副边的一端分别与D2的阳极和D3的阴极连接，副边的另一端分别与D4的阳极和D5的阴极连接，D2的阴极分别与D4的阴极、电容C5的一端连接，D3、D5的阳极和C5的另一端与地连接。本实施方式中全桥LLC谐振变换器的等效电路图如图6所示，其中Ein是谐振网络的输入电压，Rac是等效电阻，Eo为等效输出电压，Ein的正端与Cr一端连接，Cr另一端与Lr一端连接，Lr的另一端分别与Lm、Rac一端连接，Lm与Rac的另一端与Ein的负端连接，从该图可以看出，当谐振电容Cr与谐振电感Lr谐振时，则此时在谐振电容Cr与谐振电感Lr上没有损耗，当开关频率大于谐振频率或者小于谐振频率时，则在谐振电容Cr与谐振电感Lr上就会存在一定损耗，所以全桥LLC谐振变换器在谐振点附近效率处于较高水平，远离谐振点就会使得全桥LLC谐振变换器效率变低，所以在本实施例中，为了使得两个全桥LLC谐振变换器效率较高，所以全桥LLC谐振变换器在运行过程中，开关频率应保持在谐振频率附近；且在运行过程中，两个全桥LLC谐振变换器实现了原边与副边的电气隔离，提高了系统的可靠性。
在实施例中全桥LLC谐振变化器1模块的变比为1：n1(全桥LLC谐振变化器1模块即为高频隔离DC-DC1变换器模块)，全桥LLC谐振变化器2模块的变比为1：n2(全桥LLC谐振变化器2模块即为高频隔离DC-DC2变换器模块)，它们的谐振频率都为Fr，只要它们的开关频率均在Fr附近，就能使得两个全桥 LLC谐振变换器模块工作在最大效率点附近。下面分析整个系统的启动和运行过程，其中运行过程中分三种情况进行分析整个系统的调节过程。
系统刚启动，整个系统的调节过程如下：
设负载电压为Vo，刚开始光伏阵列输出的电压为Vy，MPPT跟踪控制器模块开始以占空比D＝0输出。使得部分功率变换器模块的输入与输出电压相等，因此此时加在全桥LLC谐振变化器1模块上的电压为加在全桥LLC 谐振变化器2模块上的电压为/>它们的并联输出为负载初始电压Vo，此时它们的开关频率不在谐振频率附近，因此它们都没有工作在最大效率点附近，光伏阵列模块也没有以最大功率输出，然后两个高频DC-DC变换器模块就开始调节开关频率，使开关频率调整到谐振频率附近，使得加在全桥LLC谐振变化器1上的电压即电容C1上的电压由/>变为在/>附近，全桥LLC谐振变化器2上的电压即电容C4上的电压由/>变为在/>附近，然后，MPPT跟踪控制器模块检测光伏阵列的输出电压电流，以及根据电容C1、C4上的电压调整部分功率变换器模块上的占空比，使得部分功率变换器模块的输入电压即电容 C2的电压发生变化，实现光伏阵列以最大功率输出的同时，两个全桥LLC谐振变换器都工作在最大效率点附近的目的。
情况一：系统运行过程中，环境情况发生变化，负载电压不变，整个系统的调节过程如下：
设负载电压为Vo，光伏阵列在初始环境下输出最大功率时它的输出电压为 Vin1，光伏阵列在现在环境下输出最大功率时它的输出电压为Vin2，为了使得全桥LLC谐振变化器模块工作在最大效率点附近，所以通过两个全桥LLC谐振变换器模块的控制使得全桥LLC谐振变化器1模块的输入电压即电容C1上的电压仍在附近，全桥LLC谐振变化器2模块的输入电压即电容C4上的电压仍在/>附近；由于环境的变化，为了使得光伏阵列以最大功率输出，光伏阵列的输出电压就需要从Vin1变为Vin2，由于加在全桥LLC谐振变化器2模块的输入电压即电容C4上的电压仍在/>附近，全桥LLC谐振变化器1模块的输入电压即电容C1上的电压仍在/>附近，所以为了使得两个全桥LLC谐振变换器模块工作在最大效率点附近且光伏阵列输出最大功率，就需要通过MPPT跟踪控制器模块调节部分功率变换器模块的占空比使得部分功率变换器模块的输入电压即电容C2上的电压调整至/>附近。
情况二：系统运行过程中，环境不变，负载电压变化，整个系统的调节过程如下：
设负载电压由Vo变为了V1，光伏阵列在该环境下输出最大功率时它的输出电压为Vin3，为了使得全桥LLC谐振变化器工作在最大效率点附近，所以通过两个全桥LLC谐振变换器模块的控制使得全桥LLC谐振变化器1模块的输入电压即电容C1上的电压由附近变为在/>附近，全桥LLC谐振变化器2模块的输入电压即电容C4上的电压由/>附近变为在附近；由于负载电压的变化，且加在电容C1上的电压变为了在/>附近，所以为了使得两个全桥LLC谐振变换器模块仍工作在最大效率点附近且光伏阵列模块输出最大功率，就需要通过MPPT跟踪控制器模块调节部分功率变换器模块的占空比使得电容C2上的电压调整至/>附近。
情况三：系统运行过程中，环境情况发生变化，负载电压也发生变化，整个系统的调节过程如下：
设负载电压由Vo变为了V2，光伏阵列在原始环境下输出最大功率时它的输出电压为Vin4，光伏阵列在现在环境下输出最大功率时它的输出电压为Vin5，为了使得全桥LLC谐振变化器工作在最大效率点附近，所以通过两个全桥LLC谐振变换器的控制使得全桥LLC谐振变化器1的输入电压即电容C1上的电压由在附近变为在/>附近，全桥LLC谐振变化器2的输入电压即电容C4上的电压由在/>附近变为在/>由于环境和负载电压的变化，为了使得光伏阵列以最大功率输出，光伏阵列的输出电压就需要从Vin4变为Vin5，由于加在电容C1上的电压变为了在/>附近，所以为了使得两个全桥LLC谐振变换器仍工作在最大效率点附近且光伏阵列输出最大功率，就需要通过MPPT跟踪控制器调节 PPC的占空比使得电容C2上的电压调整至/>附近。
从以上分析可以看出，整个系统在任意时刻，电容C2上的电压即加在部分功率变换器模块上的电压只是光伏阵列输出电压的一部分，处理的功率也是光伏阵列发出总功率的一部分，因此实现了部分功率变换器模块只需处理光伏阵列模块输出的部分功率，就能使得光伏阵列模块输出最大功率的目的，进一步地，由于两个高频隔离DC-DC变换器模块的调节，使得两个高频隔离DC-DC变换器模块都工作在最大效率点附近，使得系统的效率一直处于较高水平。更进一步地，由于两个高频隔离DC-DC变换器的使用，使得系统的输入与输出没有了直接的电气连接，提高了整个系统的可靠性。
以上的具体描述，对本发明的目的，技术方案和优点更加清楚进行了进一步详细说，应当明白的是，以上所描述的仅仅为本发明的具体实施例而己，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑，其特征在于：包括光伏阵列模块、输入滤波器模块、MPPT跟踪控制器模块、部分功率变换器模块、高频隔离DC-DC1变换器模块、高频隔离DC-DC2变换器模块、负载Ro、电容C1、C2和C4；
所述光伏阵列模块和输入滤波器模块回路连接，所述输入滤波器模块还分别连接电容C1的一端和C2的一端，输入滤波器模块接收光伏阵列模块输出的电压进行滤波，并将滤波后的电压加在电容C1和电容C2上，电容C1和C2的另一端相连，且连接中点为O；
所述光伏阵列模块的输出端还和MPPT跟踪控制器模块连接，所述MPPT跟踪控制器模块和部分功率变换器模块连接，所述MPPT跟踪控制器模块用于采集光伏阵列模块的电压、电流信号并产生占空比控制信号送入部分功率变换器模块；
所述电容C2的一端还连接部分功率变换器模块，所述部分功率变换器模块输出端并联连接电容C4的两端，所述部分功率变换器模块接收来自电容C2上的电压和MPPT跟踪控制器模块的占空比控制信号，进行电压变换，并将变换后的电压加在电容C4上；
所述高频隔离DC-DC2变换器模块输入端并联连接电容C4的两端，且输出端分别连接高频隔离DC-DC1变换器模块和负载Ro的一端；高频隔离DC-DC2变换器模块接收来自电容C4上的电压，进行电压变换后将变换后的电压加在负载Ro上；所述电容C1的一端还连接高频隔离DC-DC1变换器模块，所述高频隔离DC-DC1变换器模块的输出端连接高频隔离DC-DC2变换器模块和负载Ro的另一端，高频隔离DC-DC1变换器模块接收来自电容C1上的电压，进行电压变换后将变换后的电压加在负载Ro上；所述的高频隔离DC-DC1变换器模块与高频隔离DC-DC2变换器模块的输出端并联之后再连接到负载Ro两端，为负载Ro供电；
所述电容C1和C2的另一端相连的O点分别连接部分功率变换器模块和高频隔离DC-DC1变换器模块。
2.一种用于权利要求1所述部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑的控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)系统启动设置：光伏阵列模块启动，设置MPPT跟踪控制器模块以固定占空比输出；
(2)系统启动调整：高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块根据初始负载Ro上的电压反馈，以及根据高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块采用的不同的拓扑结构，通过调整占空比或频率的方式调整各自的输入电压，即电容C1和电容C4上的电压，然后，MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电流电压大小并根据电压电流信号和电容C1、C4上的电压对部分功率变换器模块的PWM驱动信号占空比进行调节，部分功率变换器模块占空比的改变，就调整了电容C2上的电压；
(3)判断负载电压是否变化：在系统运行中，高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块中的电压采样电路时刻采集负载Ro的电压，检测负载电压是否变化，当负载电压不变化时，则进入步骤(4)，若负载电压发生了变化，则进入步骤(5)；
(4)系统调整方式1:MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电压电流大小并根据电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比，改变电容C2上的电压；
(5)系统调整方式2：高频隔离DC-DC1变换器模块和高频隔离DC-DC2变换器模块根据负载电压的变化重新调整各自的输入电压，即电容C1和电容C4的电压，然后，MPPT跟踪控制器模块通过检测光伏阵列模块输出的电流电压大小并且根据调整的电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比，改变电容C2上的电压。
3.根权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的步骤(4)和步骤(5)中根据调整的电容C1、电容C4的电压，调节部分功率变换器模块的占空比的方法包括运用扰动观察法或电导增量法。
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