[发明专利]一种DC-DC变换器及故障电流阻断控制方法

说明书

本发明公开了一种DC‑DC变换器，包括至少一个MPPT单元电路，所述MPPT单元电路包括MOS管Q、二极管VD、电感L以及电容C；所述MOS管Q的左侧与光伏发电系统的输入端连接，所述MOS管Q的右侧与电感L及二极管VD的阴极连接；当直流输出端发生短路时，通过关断所述MOS管Q的控制信号阻断故障电流，保护设备免受电气损害；通过灵活调节所述MOS管Q的控制信号使得直流母线电压不随着所述光伏发电系统的输入端电压变化而升高；该DC‑DC变换器及故障电流阻断控制方法在不凭借直流断路器的情况下通过电路自身能力阻断故障电流，有利于降低光伏产品的设计成本，使得母线电压不再受光伏发电系统输入电压的影响。

技术领域

本发明涉及电力电子产品技术领域，尤其涉及一种DC-DC变换器及故障阻断控制方法。

背景技术

光伏系统中，DC-DC变换器作为电池板和并网逆变器之间的桥梁，扮演着举足轻重的角色。由于光伏电池输出电压较低，且容易受到辐照和温度的影响，电池电压会从几十伏到上千伏之间变化，这就要求DC-DC变换器具有高电压增益和宽输入电压范围的特性，Boost电路因其结构简单、成本低和质量轻，受到研发工程师的广泛青睐。

如图1所示，图1为传统的Boost电路，其输入端接PV电池板，输出端接直流母线，假设母线电压的初始值为V_{BUS_0}，光伏电池板的最低工作电压为V_{PV_0}，最高工作电压为V_{PV_m}，当V_PVV_{BUS_0}时，Boost工作在恒母线电压模式，此时光伏板的电压在V_{PV_0}和V_{BUS_0}之间变化；当V_PVV_{BUS_0}时，光伏板的电压在V_{BUS_0}和V_{PV_m}之间变化，由于Boost电路只能工作在升压模式，因此母线电压必须随光伏板电压的升高而升高，使逆变器各功率器件承受很大的电应力，增加了电路的设计成本。

如图2所示，图2为含Boost电路的光伏升压侧原理图，该电路由两个Boost电路并联而成，每个Boost电路可单独作为1路MPPT使用，且两个Boost单元之间相互独立。如图3所示为Boost电路短路故障时的原理图，当其公共输出端发生短路时，故障电流将由Vpv出发，经过电感L和二极管VD形成短路回路，此时，只能通过在直流侧增加直流短路器或熔断器加隔离开关的方式阻断故障电路，从而保护设备免更大的损害；该方法存在应用缺陷：Boost变换器作为非隔离型电路，当发生短路故障时，需凭借直流断路器阻断故障电流，自身不具备故障阻断能力；Boost电路只有升压功能，母线电压会受制于光伏板电压，给逆变器的设计和运行带来困扰。

目前，为使光伏DC-DC变换器具备直流故障阻断能力，通常会在DC-DC变换器输入端的正/负极串接一个关断组件，从而有效阻断故障电流而不会产生拉弧和烧蚀现象，如图4所示，虽然省去了直流断路器，但增加了开关管及相关器件的数量，电路成本未能有效减少，且增加了软件控制的复杂度。

为此，亟需一种在不凭借直流断路器的情况下通过电路自身能力阻断故障电流，有利于降低光伏产品的设计成本，使得母线电压不再受光伏板电压的影响的DC-DC变换器及故障电流阻断控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种DC-DC变换器及故障电流阻断控制方法，该DC-DC变换器及故障电流阻断控制方法在不凭借直流断路器的情况下通过电路自身能力阻断故障电流，有利于降低光伏产品的设计成本，使得母线电压不再受光伏发电系统输入电压的影响。

为解决上述技术问题，本发明提供一种DC-DC变换器，应用于光伏发电系统，包括至少一个MPPT单元电路，所述MPPT单元电路包括MOS管Q、二极管VD、电感L以及电容C；

所述MOS管Q的左侧与光伏发电系统的输入端连接，所述MOS管Q的右侧与电感L及二极管VD的阴极连接，所述二极管VD的阳极和电容C及母线电压端口连接；