深入解析光伏直流變換電路的工作原理

光伏電池作為一種特殊類型的直流電源，其輸出特性與常規(guī)電源有很大不同。對(duì)于不同類型的負(fù)載，如電壓接受型負(fù)載(例如蓄電池)、電流接受型負(fù)載(例如永磁直流電動(dòng)機(jī))以及純阻性負(fù)載，光伏電池的匹配特性也表現(xiàn)出顯著的差異。

在光伏直流變換電路中，主要采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)和脈沖頻率調(diào)制(PFM)兩種控制方法，其中PWM更為常見。光伏直流變換器的主電路分為直接變換和間接變換兩大類。直接變換包括Buck(降壓)變換器和Boost(升壓)變換器等，而間接變換則包括單端正激變換器和單端反激變換器等。Buck變換器和Boost變換器的主電路是最基礎(chǔ)的變換器拓?fù)?，可以衍生出多種組合結(jié)構(gòu)。

Buck變換器的主電路由VT、VD、L和C組成，形成一個(gè)降壓斬波器。通過調(diào)節(jié)開關(guān)管VT的開通占空比，可以調(diào)整負(fù)載電壓，進(jìn)而調(diào)節(jié)光伏陣列的工作點(diǎn)。設(shè)置CS的目的是為了確保光伏陣列輸出電流的連續(xù)性，避免發(fā)電功率的損失。這個(gè)電路以其結(jié)構(gòu)簡單、高效率和易于控制的特點(diǎn)而受到青睞。

Boost變換器的主電路由L、VT、VD和C組成，構(gòu)成一個(gè)升壓斬波器。當(dāng)開關(guān)管VT開通時(shí)，L儲(chǔ)存能量;當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，L釋放的磁能轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電壓，與光伏陣列的輸出電壓相加，向負(fù)載供電。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)占空比，可以調(diào)整光伏陣列的輸出電壓，使其保持在最大功率點(diǎn)電壓，并且該電路能夠提升光伏陣列的輸出電壓。這個(gè)電路同樣具有結(jié)構(gòu)簡單、高效率和易于控制的特點(diǎn)，但不適用于降壓變換。

單端正激變換器在VT開通時(shí)，通過變壓器T向C和R供電。通過調(diào)節(jié)占空比或變壓器T的變比，可以調(diào)整輸出電壓，這種類型的變換器多用于小容量的降壓電路，需要采取磁芯復(fù)位措施。單端反激變換器在VT關(guān)斷時(shí)，通過變壓器T向C和R供電。它以元件少、易于實(shí)現(xiàn)多路輸出的優(yōu)點(diǎn)而著稱，但變壓器的勵(lì)磁電流仍然是單向的。