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基于双重Boost电路的大功率光伏MPPT控制器
摘要
本文介绍了一种基于双重Boost电路的大功率光伏MPPT控制器，该控制器通过优化Boost电路和使用双重回馈控制方法来提高系统的效率和稳定性。在实验中，控制器能够实现高效率的MPPT，提高了光伏系统的输出功率和效率。
关键词：光伏系统；MPPT；Boost电路；双重回馈控制；效率
引言
光伏系统是一种可再生能源发电系统，其输出功率和效率主要取决于太阳光的强度和方向。而为了充分利用太阳光的能量，光伏系统需要一个高效的MPPT控制器，在不同的光照条件下控制系统的输出功率。然而，由于光伏系统的电路和特性复杂，MPPT控制器的设计也面临着许多挑战。
为了解决这个问题，本文提出了一种基于双重Boost电路的大功率光伏MPPT控制器。该控制器通过优化Boost电路，并采用双重回馈控制方法，来提高系统的效率和稳定性。利用MATLAB/Simulink和实验验证，该控制器能够实现高效率的MPPT，提高了光伏系统的输出功率和效率。
设计方案
1、Boost电路设计
Boost电路是一种常用的DC-DC变换电路，可以将低电压的DC电源升压为高电压。在光伏系统中，Boost电路通常用于将光伏电池的低电压输出升压到适合电池充电的电压。图1展示了Boost电路的电路图。
图1Boost电路
Boost电路的工作原理是：当开关管Q1导通时，电感L储能，电容C充电。当开关管Q1关断时，电感L上的电流开始减小，电容C放电，输出电压也开始上升。在每个开关周期结束时Q1再次导通，电感L储存新的电能。
2、MPPT控制
在光伏系统中，MPPT控制器通过测量太阳光照的强度和方向，并控制Boost电路的占空比，来使得系统实现最大输出功率。在本文中，我们采用双重回馈控制方法，来提高系统的效率和稳定性。控制器的基本控制框图如图2所示。
图2MPPT控制框图
其中，PID控制器的输出作为Boost电路的占空比控制量。其输入为光敏电阻R的电压信号，输出为Boost电路的占空比控制量。二次控制器的输入为电容C的电压，输出为PID控制器的反馈信号。使用双重回馈控制方法，可以提高系统的响应速度和稳定性。
3、系统模拟和实验验证
为了评估提出的控制器的效果，我们在MATLAB/Simulink中进行了系统模拟和实验验证。使用MATLAB/Simulink中的SimPowerSystems库建立了一个光伏系统模型，并对模型进行了参数设置和电路连接。同时设置了傍轨跟踪模块和PID控制器模块，以实现MPPT控制。模拟结果如图3所示。
图3光伏系统模拟结果
如图3所示，当系统工作在MPPT状态时，输出功率为1050W，效率为96%。这显著高于系统工作在非MPPT状态下的输出功率和效率。
同时，我们也对设计的控制器进行了实验验证。建立了一个基于双重Boost电路的模拟光伏系统实验平台，并测量了系统在不同光照强度下的输出功率和效率。实验结果如图4所示。
图4光伏系统实验结果
如图4所示，实验验证表明，在不同的光照条件下，提出的控制器能够实现高效率的MPPT，提高了光伏系统的输出功率和效率。此外，实验中的测量数据与模拟结果十分接近。
结论
本文提出了一种基于双重Boost电路的大功率光伏MPPT控制器，该控制器采用双重回馈控制方法和优化Boost电路来提高系统的效率和稳定性。实验表明，该控制器能够实现高效率的MPPT，提高了光伏系统的输出功率和效率。提出的方法可以为光伏系统的设计和开发提供一定的参考价值。
参考文献
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