[發明專利]一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路及其控制方法

在審

• 申請號: 201410549953.3
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104660051A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 楊晨;王燁;謝少軍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/36;H02H7/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路，其特征在于：包括電流源半橋變換電路、輸入采樣電路、輸出采樣電路、下垂控制電路、功率匹配電路、PWM芯片電路、單片機；

其中電流源半橋變換電路的輸入端連接輸入端采樣電路，輸入端采樣電路與單片機相連，產生MPPT信號；

電流源半橋變換電路的輸出端連接輸出端采樣電路，輸出端采樣電路的輸出端包含兩路相同的輸出信號，其中一路與輸出端下垂控制電路相連，產生下垂控制信號；另一路與單片機相連，產生過壓保護信號；

所述MPPT信號、下垂控制信號與功率匹配電路的輸入端連接，輸出閉環控制信號，該信號與過壓保護信號一同接入PWM芯片電路，經PWM芯片電路輸出功率管所需的驅動信號；并產生兩路經過功率放大的、可受過壓保護信號限制且交錯180°的驅動信號，直接與電流源半橋變換電路兩個功率管的柵極和源極相連；

所述功率匹配電路中包含PI控制環節，分別對MPPT信號、下垂控制信號進行PI控制，能夠完成MPPT控制和輸出功率控制，使電流源半橋變換電路能夠在MPPT控制和輸出功率控制之間的切換。

2.根據權利要求1所述的一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路，其特征在于：所述PWM芯片電路包括載波生成電路、調制波生成電路、過壓保護電路及圖騰柱放大電路；

其中PWM芯片第1、2、3引腳及第18引腳與載波生成電路連接，載波生成電路的輸出有兩路，依次連接在PWM芯片的第9、10引腳；

所述調制波生成電路負責將閉環控制信號與固定信號相比較，再取較大值作為調制信號，與PWM芯片15腳連接；PWM芯片第15、16和17引腳共同構成了一個調制信號的跟隨電路，可以提高信號的帶負載能力；將PWM芯片17腳輸出經輸出電阻與PWM芯片第8、11引腳連接，構成PWM比較器所需的兩路調制信號。

3.所述過壓保護信號與PWM芯片14腳連接；PWM芯片第4、7引腳分別與兩路圖騰柱放大電路相連，輸出兩路電流源半橋變換電路功率管所需的驅動信號。

4.根據權利要求2所述的一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路，其特征在于：所述輸出端過壓保護電路采用跳頻控制。

5.根據權利要求3所述的一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路，其特征在于：所述PWM芯片為UC3637；所述單片機采用CC2530。

6.根據權利要求1至4所述的任意一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路，其特征在于：所述調制波生成電路將閉環控制信號與固定信號比較前，對閉環控制信號與控制信號分別進行RC緩沖。

7.一種基于電流源半橋變換器的光伏直流電路控制方法，其特征在于：首先，輸入采樣電路、輸出采樣電路分別對電流源半橋變換電路的輸入輸出電壓和電流進行數據采集；

其次，在輸出端，一路輸出信號用于判斷負載電壓是否大于額定電壓，如果負載電壓大于額定電壓，單片機輸出過壓保護信號；另一路輸出信號利用運算放大器生成下垂控制信號；

接著，單片機對輸出信號進行MPPT控制；此時，先對MPPT信號與下垂控制信號分別進行PI控制，再將兩者輸出通過二極管取小以實現功率匹配，取小后的信號作為閉環控制信號；

最終，將閉環控制信號與過壓保護信號一同接入PWM芯片電路，經PWM芯片電路輸出功率管所需的驅動信號；過壓保護信號使當負載電壓大于額定電壓時，PWM芯片電路的驅動輸出信號被拉低，當負載電壓回落到額定電壓以下時，PWM芯片電路的驅動輸出信號恢復正常；實現電流源半橋變換電路在MPPT控制和輸出功率控制之間的切換。