[发明专利]部分功率MPPT隔离DC-DC变换器拓扑与控制方法

说明书

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R_o、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。

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 ofEmergingSelected 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。