基于光伏MPPT的三端口谐振变换电路研究

摘要

随着科技的发展，煤炭、石油等化石能源的消耗与日俱增。然而这类能源资源有限，因此，如何高效地开发与利用可再生能源资源给人们带来了严峻的考验。而在各类可再生能源中，太阳能占有着极其重要的地位，对各类光伏发电系统的研究也得到了如火如荼的开展。其中，独立型光伏发电系统是一类典型的光伏发电系统。而在独立型光伏发电系统中，很多研究人员已经将储能装置与发电系统进行了结合研究，如何高效地在储能装置、发电装置和负载设备三个端口之间传输能量成为了极具价值的研究方向。此外，为了提高太阳能的利用效率，已经有很多学者将LLC谐振软开关技术应用到了独立型光伏发电系统中，在实现光伏最大功率跟踪的同时，大大提高了系统的能量传输效率。 在本文中，论文首先对两端口半桥LLC谐振变换电路的工作原理进行了研究，对电路的参数进行了计算和选取，搭建了仿真模型并进行了实验验证。实验结果表明，LLC谐振电路能够实现较高的能量传输效率。 其次，论文以集成双向 Buck/Boost 电路的全桥 LLC 谐振三端口变换电路（Three-Port Converter，TPC）为研究对象，建立了电路的工作模型，分析了该TPC拓扑的合成过程、端口间功率流分析和具体工作过程分析。根据不同占空比与归一化频率，变换器工作分为了四种不同的工作模式。论文对其中一种工作模式重点进行了分析，推导出了电路的开环传递函数，并对变换电路的增益特性、输入电流纹波特性和软开关特性进行了详细的分析。 然后，论文提出了一种基于PWM+PFM混合调制的模拟控制策略，并对该控制策略的控制原理进行了分析。并推导出了电路的闭环传递函数。 最后，论文选取了合适的参数，对所提出的PWM+PFM混合调制控制策略在集成双向Buck/Boost电路的全桥LLC谐振变换电路中的应用进行了仿真验证，对电路四种能量传输模式进行了分析，并对占空比变化时的工况进行了讨论。

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