光伏MPPT——拓扑结构及发波方式

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一、设计要求

        1.PV（光伏）（电流源）输入开路电压60V、200W（太阳能板一般会标输入参数），输出BAT电压30V（电池的额定电压），要求实现MPPT最大功率点追踪，最大功率点追踪效率99%。

        2.追踪效率：PV要通过扰动电压，使功率达到最大，比如实际PV功率是180W，200W是这个太阳能板的最大输出功率，则追踪效率=180W/200W=90%；输入输出效率：PV输入是200W，BAT输出是150W，则效率=150W/200W=75%。

二、拓扑结构

1.BUCK-BOOST拓扑结构

        如上图为该拓扑结构的电流流向图，Q1导通时，电感储能；Q2导通时，电感续流。输入输出电压关系为Vout/Vin=D/（1-D）。从而又能实现升压又能实现降压，但如图可知PV源的输入正负和电池源的正负是反着插的。

2.四开关拓扑结构

（1）等效BUCK-BOOST发波

        Q1和Q4导通时，电感储能；Q2和Q3导通时，电感续流。该发波方式输入输出电压关系也是Vout/Vin=D/（1-D），但PV源的输入正负和电池源的正负是一样的。不管升压还是降压，四个管子都在导通，这样就会有比较大的导通损耗。

（2）分模态发波

①BOOST模态

        输入下管Q3断开，输入上管Q1一直导通，则左图等效于右图。

        BOOST模态时，如上图发波。Q1一直导通，Q4导通时，电感储能；Q2导通时，电感续流。该发波方式输入输出电压关系是Vout/Vin=1/（1-D），实现升压。（PV输入0-30V，BAT输出30V）

②BUCK模态

          输出下管Q4断开，输出上管Q2一直导通，则左图等效于右图。

         BUCK模态时，如上图发波。Q2一直导通，Q1导通时，电感储能；Q3导通时，电感续流。该发波方式输入输出电压关系是Vout/Vin=D，实现降压。（PV输入30-60V，BAT输出30V）

③BUCK-BOOST模态

        PV输入30V，BAT输出30V时如上BUCK-BOOST发波方式。

注：D都是储能管的占空比，由伏秒平衡得到。

三、BUCK-BOOST与四开关的对比

1.理论上可以把PV的正负反着插，但是在实际应用中我们认为GND就是没电压的，然后直流电输入电平一定是正的，也就是直流电输入电压的符号是一致的。且市面上的安规要求，不这样接，就不允许产品售卖。

2.四开关输入范围大，而且效率高。

3.BUCK-BOOST可以应用的场景:辅源一般用反激或者电荷泵实现负压。

详细视频链接如下:

【光伏MPPT之拓扑结构及发波方式】https://www.bilibili.com/video/BV1Hoa6zEEoj?vd_source=933ddcdf274cc9063d670ec888a343de