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图3.1太阳能独立光伏发电系统总框图

主电路图为：

图3.2主电路

3.2电路工作原理

3.2.1 离网光伏供电系统常用DC/DC变换器拓扑结构

到目前为止，在太阳能光伏发电系统中使用的DC/DC变换电路主要有BUCK电路，BOOST电路，BUCKK-BOOSTT电路以及CUK电路。它们的电路拓扑分别如下图3.3 (a)-(d)所示。

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a. BUCK电路拓扑图 b. BOOST电路拓扑图 太阳能L2Q2 光伏阵C1 Q1 蓄列Cpv 电C2 池 Q3

c. BUCK-BOOST电路拓扑图 d. CUK电路拓扑图

图3.3太阳能光伏发电系统中常用的DC/DC变换电路拓扑图

BOOST 直流负载或DC/AC交流负载L1双向BUCK-BOOST 3.2.2带双向变换器的太阳能独立光伏发电系统

图3.3所示为本文研究所用独立光伏发电系统结构图，该独立式光伏发电系统主电路包含以下五个部分:太阳能电池阵列，BOOST变换器和双向BUCK-BOOST变换器，蓄电池组以及负载。

BOOST电路以电感电流源方式向负载放电实现负载电压升高的目的。与BUCK电路相比，BOOST电路的电感在电路的输入端，因此只要输入电感足够大，BOOST电路可以始终工作于输入电流连续的状态下，电感上的纹波电流可以小到接近平滑的直流电流，因此在光伏发电系统应用中，只需在BOOST电路并联容量较小的无感电容甚至可以不加电容，如图3.3，这样就可避免加电容带来的种种弊端。同时BOOST结构也非常简单，并且功率开关管一端接地，使得开关管驱动电路设计更为简单。

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3.4带双向变换器的独立光伏发电系统

图3.5连接太阳能电池阵列的BOOST电路拓扑图

BOOST电路的不足之处在于其输入端电压较低，在同样的功率下，输入电流较大，因而电路损耗较大，与BUCK电路，BOOST电路转化效率略低一些;而且BOOST电路只能进行升压变换。典型的连接太阳能电池阵列的BOOST电路拓扑如图3.5所示，BOOST电路输出连接阻性负载或蓄电池。

双向BUCK-BOOST变换器是在BUCK电路中的续流二极管替换为功率MOSFET管而得到的，其电路结构如图3.4所示。为实现能量的双向自由流动，Q2和Q3互补PWM工作，即Q2导通时，Q3截止，Q3导通时，Q2截止。为了防止Q2，Q3同时导通，两者之间有死区时间，即Q2关断后经死区时间td后才允许Q3导通，反之亦然。

太阳能光伏阵列蓄电池 3.2.3逆变电路

直流-交流（DC/AC）变换器，也称逆变器。其功能是将直流电变为固定频率和电压或可调频率和可调电压的交流电，供负载使用。

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逆变电路的分类方法有很多种，本文采用双极性SPWM单相逆变电路。太阳能光伏阵列产生的电压，经过一个BOOST电路升压，通过调节Q5端占空比来调节升压后电压的大小。再经过双极性SPWM逆变电路，将直流电转换为交流电供负载使用。

图3.6逆变电路

双极性SPWM调制的特点是：三角载波有正负极性，同样再载波和调制波的交点处产生驱动信号。但是T6、T9和T7、T8的驱动脉冲互补。在T6、T9导通时，T7、T8截止；在T7、T8导通时，T6、T9截止。因此逆变器交流输出电压在半周期中也有正负极变化，故称双极性调制。在输出交流的正半周。正脉冲宽度大于负脉冲；在输出交流的负半周，负脉冲宽度大于正脉冲，且脉冲狂度随调制波变化，使输出交流电压按正弦规律变化。改变调制波的幅值，则改变了调制正弦波与三角波的交点位置，可以调节矩形脉冲宽度，从而改变交流电压的大小。改变调制正弦波的频率。使输出交流电的频率也随之变化，因此调节调制波的幅值喝频率就可以调节交流输出电压的大小和频率

3.3参数设计

3.3.1 BOOST电路参数

系统中BOOST电路设计开关管的开关频率fs=20kHz，输入直流电压Vin∈[25V，45V]，额定输入直流电压Vin=34V，输出直流电压Vo=48V，输出电流额定电流I0=22.3A，电感电流工作在电流连续模式(Current Continuous Mode)，效率η=0.95。

滤波电感的计算

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