基于三开关管Buck变换器的光伏控制器的设计

doi:10.11985/2016.08.002

摘要/Abstract

摘要：

基于三开关管Buck拓扑变换器、改进型RCD自举电路和单片机TMS320F28027,研制了一套太阳能路灯照明系统用光伏控制器。本文详细叙述了光伏控制器的硬件电路设计,以及蓄电池充电控制策略、功率跟踪控制策略和同步整流技术的充电控制策略,并给出了综合控制方案。最后对试制的样机进行测试验证,分析光伏控制器输入/输出电压和功率的变化,其中最大功率点时效率可达到94.05%,验证了设计的合理性和高效性。

关键词: 光伏控制器, 降压斩波, 同步整流, 最大功率点跟踪, 效率

Abstract:

The solar street lighting system is designed based on a three-MOSFETs Buck chopper converter, the improved RCD bootstrap circuit and TMS320F28027 in this paper. The hardware circuit of the photovoltaic controller is described. The charge control strategy, the power tracking control algorithm and synchronous rectification technology are researched,then the integrated control scheme for the photovoltaic controller is described in detail. A prototype is designed and the experiments are accomplished, the input and output voltage and the output power of the photovoltaic controller is analyzed. And the efficiency is 94.05% at maximum power point. The results show that the design of the photovoltaic controller is rational and high efficient.

Key words: Photovoltaic controller, Buck converter, synchronous rectification, MPPT, efficiency

中图分类号:

TM352

陈超,陈小元,彭亦稰,周洪强. 基于三开关管Buck变换器的光伏控制器的设计[J]. 电气工程学报, 2016, 11(8): 9-16.

Chao Chen,Xiaoyuan Chen,Yixu Peng,Zhou Hongqiang. Design of Photovoltaic Controller Based on Buck Chopper Converter with Three MOSFETs[J]. Journal of Electrical Engineering, 2016, 11(8): 9-16.

图/表 19

图1

表

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

图9

图10

图11

图12

图13

图14

图15

图16

图17

图18

参考文献 10

[1]	沈飞, 安鹏, 杨超一 , 等. 新型太阳能LED路灯智能化控制系统研制[J]. 宁波工程学院学报, 2011,23(4):66-71.
	Shen Fei, An Peng, Yang Chaoyi , et al. Intelligent control system of new-type LED street lamp[J]. Journal of Ningbo University of Technology, 2011,23(4):66-71.
[2]	陈超, 陈小元, 吴夏来 . 基于STM8的新型光伏控制器设计[J]. 丽水学院学报, 2012,34(5):34-37.
	Chen Chao, Chen Xiaoyuan, Wu Xialai . Design of a new-type controller for the solar based on STM8-MCU[J]. Journal of Lishui University, 2012,34(5):34-37.
[3]	赵宏, 潘俊民 . 基于Boost电路的光伏电池最大功率点跟踪系统[J]. 电力电子技术, 2004,38(3):55-57.
	Zhao Hong, Pan Junmin . Photovoltaic maximum power point tracking system using Boost converter[J]. Power Electronics, 2004,38(3):55-57.
[4]	艾叶, 刘廷章, 王世松 . 独立式LED太阳能光伏照明系统的设计[J]. 电力电子技术, 2010,44(2):18-19.
	Ai Ye, Liu Tingzhang, Wang Shisong . Design of a stand-alone LED photovoltaic illuminatce system[J]. Power Electronics, 2010,44(2):18-19.
[5]	黄克亚 . 基于双向变换技术的光伏LED照明系统设计[J]. 电力电子技术, 2012,46(7):34-36.
	Huang Keya . Design of photovoltaic LED lighting system based on bi-directional converter[J]. Power Electronics, 2012,46(7):34-36.
[6]	王建辉 . 现代电源技术[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2014.
[7]	汪义旺, 张波, 曹丰文 , 等. 光伏LED照明系统中双向变换器研究[J]. 电力电子技术, 2011,45(9):82-84.
	Wang Yiwang, Zhang Bo, Cao Fengwen , et al. Novel bi-directional converter for photovoltaic LED illuminatce system[J]. Power Electronics, 2011,45(9):82-84.
[8]	张卿杰 . 手把手教你学DSP——基于TMS320F28335 [M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2015.
[9]	孙超, 郭勇, 陈新 . 独立光伏系统中太阳能充电器的研究[J]. 电力电子技术, 2009,43(4):44-46.
	Sun Chaom, Guo Yong, Chen Xin . Research on photovoltaic charger for stand-alone photovoltaic system[J]. Power Electronics, 2009,43(4):44-46.
[10]	唐頔, 吴春华, 朱晓锦 . 一种基于光伏优化器的蓄电池充电系统[J]. 电力电子技术, 2013,47(10):30-32.
	Tang Di, Wu Chunhua, Zhu Xiaojin , et al. A battery charging system based on the photovoltaic optimizer[J]. Power Electronics, 2013,47(10):30-32.

序号	模式	序号	模式
0	纯光控模式	9	光时控9h
1	光时控1h	10	光时控10h
2	光时控2h	11	光时控11h
3	光时控3h	12	光时控12h
4	光时控4h	13	光时控13h
5	光时控5h	14	光时控14h
6	光时控6h	15	光时控15h
7	光时控7h	16	通用模式
8	光时控8h	17	调试模式

[1]	邓星桥, 王杰, 王世松, 王仕可, 何舸, 刘宇澄. 单双滚柱包络环面蜗杆传动的理论与试验研究[J]. 机械工程学报, 2020, 56(3): 88-95.
[2]	逯世杰, 郑乔, 张超华, 王义峰, 邓德安. 不同有限元软件对Q390钢厚板T型接头焊接残余应力和变形预测精度与计算效率的比较[J]. 机械工程学报, 2019, 55(6): 11-22.
[3]	罗怡, 朱亮, 韩静韬, 许洁, 张成洋. 电弧填丝增材制造过程熔滴射滴过渡特征及其对熔滴沉积成形的影响[J]. 机械工程学报, 2019, 55(3): 219-225.
[4]	刘杨, 石拓, 辛喜成, 马亚新, 薛曾元, 明帅帅. 转子挤压油膜阻尼器减振效率的理论研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(3): 90-98.
[5]	谢俊, 刘飞, 蔡维. 机床服役过程能量效率的可预测特性及预测方法研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(17): 172-184.
[6]	李勇, 王艳红, 曹丽华, 胡鹏飞, 宁哲, 董恩伏. 设置0号高压加热器对超临界直流锅炉排烟温度的定量影响模型[J]. 机械工程学报, 2019, 55(10): 185-197.
[7]	高晓曦,关新,胥德龙,喻宏伟,阮鹏. 热声直线电机起动及发电控制策略的研究[J]. 电气工程学报, 2018, 13(9): 14-19.
[8]	曹嘉彬, 黄护林, 朱桂平, 李林永, 李来. 两相流磁流体发电机的性能研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(8): 185-191.
[9]	庹军波, 刘飞, 张华, 刘培基, 蔡维. 机床固有能量效率的内涵及其评价方法[J]. 机械工程学报, 2018, 54(7): 167-175.
[10]	周方明, 徐胜利, 王晓放, 孙涛, 王巍. CAP1400屏蔽电机主泵高效水力模型研发[J]. 机械工程学报, 2018, 54(7): 176-183.
[11]	杨坚,张巧杰. 串联电池组改进电感型均压电路研究[J]. 电气工程学报, 2018, 13(4): 18-25.
[12]	杨军宏, 冯勇, 尚建忠, 罗自荣, 王卓, 吴国恒. 摆盘式液压关节的结构设计与节能控制[J]. 机械工程学报, 2018, 54(20): 180-188.
[13]	万健飞, 郝汝飞, 龙运江, 郑良, 郑靖, 周仲荣. PTFE涂层抗粘附电极切割效率和抗粘附性能的时变性研究[J]. 机械工程学报, 2018, 54(17): 2-7.
[14]	刘云峰, 周云山, 瞿道海, 王建德, 傅兵, 张飞铁. 基于电动油泵的混合动力CVT能耗对比分析[J]. 机械工程学报, 2018, 54(14): 125-131.
[15]	傅兵, 周云山, 胡哓岚, 李航洋, 刘云峰, 张飞铁. 金属带式无级变速器钢环摩擦损失[J]. 机械工程学报, 2018, 54(14): 169-178.