淺談MPPT中，DC-DC變換電路的工作原理

　　光伏扶貧、光伏陽光房、光伏大棚等諸多利民項目已深入居民生活，很多高大上的專業(yè)術(shù)語也早已為眾人熟知。比如，購買一臺逆變器時，多數(shù)人會問道：這臺逆變器有幾路MPPT?發(fā)電效率怎么樣？

　　然而，很多人都知道MPPT的功能，卻并不清楚其內(nèi)部電路的工作原理。今天，小杰就為大家簡單科普下，MPPT中重要的DC-DC變換電路。

　　MPPT（最大功率點追蹤）作為光伏逆變器的重要功能，不僅能有效提高輻照利用率、最大限度提升光伏逆變器工作效率，還能通過對組件輸出電壓電流的變換，使組件功率伴隨日照等因素適時調(diào)整。特別是在弱光條件下，MPPT可極大拓寬組件輸入電壓，從而實現(xiàn)逆變器的最大功率追蹤。此處，我們不妨以最常用的BOOST變換電路為例，做下簡單分析。

　　Boost，英文解釋為抬升、提高、向上推起。事實上，其功能也確實是抬升電壓，接下來我們就看看，它到底是如何實現(xiàn)電壓變換的！

　　單相逆變器內(nèi)部電路原理圖

　　上圖是單相機常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這里我們把紅色框圖部分單獨拿出來看：

　　從圖中不難看出，構(gòu)成Boost的三要素為電感、開關(guān)管、二極管。下面，我們來簡單分析下它的工作模式。

　　工作模式1：開關(guān)管S導(dǎo)通

　　直流電E全部加在電感上，即此時電源E為電感充電，設(shè)開關(guān)管導(dǎo)通時間為Ton，那么在此期間內(nèi)電感上的電壓等于E。

　　工作模式2：開關(guān)管S斷開

　　此時直流電源E以及電感儲存的能量通過二極管D為電容C充電至U0。同樣，我們設(shè)開關(guān)管S關(guān)斷的時間為Toff ，根據(jù)基爾霍夫定律，電感上的電壓UL= U0-E；

　　我們都知道，穩(wěn)態(tài)下電感上的電流不會突變（伏秒平衡定律），即開關(guān)導(dǎo)通時通過電感的電流增加量與開關(guān)斷開時電感電流的減少量相等，用公式表達(dá)：

　　E×Ton=（U0-E）×Toff

　　我們對上式進(jìn)行變換：

　　引入占空比D，即設(shè)導(dǎo)通期間的占空比為D，則關(guān)斷時間的占空比為1-D，重新改寫上述公式:

　　從①式我們可以看到，輸出電壓U0＞E，即Boost實現(xiàn)了其抬升電壓的作用。這時，只要給開關(guān)管S一個合適的占空比控制信號，便可實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)整，并得到想要的電壓值，從而實現(xiàn)拓寬輸出電壓的目的。

　　當(dāng)然，占空比并不是隨意選取的，而是要考慮諸多設(shè)計因素，這里不再展開。總之，DC-DC變換器作為實現(xiàn)MPPT功能的核心電路，已被廣泛應(yīng)用于光伏并網(wǎng)逆變器及光儲充等領(lǐng)域，并大大提高了光伏能源利用率。特別是在實際應(yīng)用中，DC-DC還發(fā)展出BUCK-BOOST、 CUK等特色轉(zhuǎn)換電路，從而極大滿足了特殊需求。

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