论文部分内容阅读
世界范围内使用化石能源带来的环境问题和传统能源的日益枯竭挑战着人类工业文明的可持续发展。幸运的是，在众多的可再生能源资源中，太阳能作为人类取之不尽、用之不竭的清洁能源，将成为本世纪备受瞩目的替代能源，但其也面临着光伏电池板能量转换效率较低的问题，因此提高光伏发电系统的整体效率是个急需解决的问题。 现阶段光伏并网发电系统中Boost变换器在夏天光照较强，温度较高，光伏串输出电压较低，变换器以低效率处理着较大的功率，反之在冬天变换器以高效率处理着低功率，其存在着DC-DC变换器的工作效率和光伏串的输出功率没有配合的问题，影响了整个系统的功率变换效率。因此本文提出了一种输入并联，输出串联的高效隔离型DC-DC变换器，使绝大部分功率直接通过高效率直流变换器直接传输到直流母线或者负载，而功率补偿器即受控电压源电压则用于补偿母线电压与直流变换器输出电压的差值，能够提高发电系统在全输入电压范围内的工作效率。 本文首先根据太阳能电池的工程数学模型推出光伏电池的输出特性，然后根据功率补偿器的原理，确定输入源的选择并推导出输入并联输出串联的高效隔离型DC-DC变换器拓扑，并在此基础上确定电路的具体选择，通过损耗分析验证系统的高效性，其次对该变换器进行小信号建模，通过对电压调节器的设计保证系统在两种工作模式下均能稳定工作。 为了验证所提出的变换器的可行性和高效性，本文在实验室研制了一台1kW的原理样机，对系统主电路的参数进行了设计，并进行实验验证。实验结果表明IPOS DC-DC变换器的工作原理是正确的，并且系统的效率初步达到预期估算。