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单相逆变器内部电路原理图
上图是单相机常用的拓扑结构,这里我们把红色框图部分单独拿出来看:
从图中不难看出,构成Boost的三要素为电感、开关管、二极管。下面,我们来简单分析下它的工作模式。
工作模式1:开关管S导通
直流电E全部加在电感上,即此时电源E为电感充电,设开关管导通时间为Ton,那么在此期间内电感上的电压等于E。
工作模式2:开关管S断开
此时直流电源E以及电感储存的能量通过二极管D为电容C充电至U0。同样,我们设开关管S关断的时间为Toff ,根据基尔霍夫定律,电感上的电压UL= U0-E;
我们都知道,稳态下电感上的电流不会突变(伏秒平衡定律),即开关导通时通过电感的电流增加量与开关断开时电感电流的减少量相等,用公式表达:
E×Ton=(U0-E)×Toff
我们对上式进行变换:
引入占空比D,即设导通期间的占空比为D,则关断时间的占空比为1-D,重新改写上述公式:
从①式我们可以看到,输出电压U0>E,即Boost实现了其抬升电压的作用。这时,只要给开关管S一个合适的占空比控制信号,便可实现输出电压的调整,并得到想要的电压值,从而实现拓宽输出电压的目的。
当然,占空比并不是随意选取的,而是要考虑诸多设计因素,这里不再展开。总之,DC-DC变换器作为实现MPPT功能的核心电路,已被广泛应用于光伏并网逆变器及光储充等领域,并大大提高了光伏能源利用率。特别是在实际应用中,DC-DC还发展出BUCK-BOOST、 CUK等特色转换电路,从而极大满足了特殊需求。
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