摘要：本次毕设主要研究高效率小功率的直流-直流变换器，根据单相光伏拓扑结构的比较，选定串联式隔离型Cuk电路为主拓扑，耦合电感来减小输出纹波，并通过理论计算与仿真验证，完成了系统拓扑参数的选定。

本次毕设首先分析了光伏发电系统的主要结构，其次对不同拓扑电路进行分析比较，并由此选出本拓扑的原因，通过对系统的仿真分析与数学计算得到了系统主拓扑与滤波器等的元件参数计算。

为了较少系统输出的电流纹波，通过在Cuk变换器中将输入输出电感进行磁集合，利用电路理论对此变换器进行模态分析，并分析电流纹波与磁集成耦合系数的数学关系，给出了设计方法，通过PI调节器对电流进行闭环控制，并利用仿真软件对此Cuk变换器进行了仿真验证。

关键词：光伏变换器；隔离型Cuk电路；耦合电感；低纹波；串联式变换器；

目录

摘要

Abstract

1  绪论-1

1.1 课题研究的意义-1

1.2 研究现状-2

1.2.1我国光伏产业现状分析-2

1.2.2光伏电池输出特性研究-2

1.2.3光伏电池的最大功率点跟踪-5

1.3 研究要求-7

1.4概述及功能介绍-7

1.5论文内容-7

2 低纹波开关电源-9

2.1电源技术的发展与趋势-9

2.2低纹波开关电源的发展-10

2.2.1 滤波技术降低纹波-10

2.2.2 交错并联技术降低纹波-11

2.2.3 高频化降低纹波-12

2.2.4 耦合电感技术降低纹波-13

3 隔离型Cuk电路的拓扑结构与工作原理-14

3.1 隔离型Cuk电路的拓扑结构-14

3.2 隔离型Cuk电路的工作原理-14

3.3 隔离型Cuk电路的基本关系式-15

3.4 隔离型Cuk电路的优点-17

3.5 实现零纹波条件-17

4 高效隔离型输出低纹波Cuk变换器工作原理-19

4.1 隔离型输出低纹波Cuk变换器工作原理-19

4.1.1 隔离型Cuk变换器的工作原理-19

4.1.2 变换器实现零纹波的具体计算-22

4.2 串联式直流变换器的功率比较与原理分析-23

4.2.1 串联式直流变换器的功率比较-23

4.2.2 串联式直流变换器的原理分析-24

5 非理想参数对变换器输出纹波影响的分析-26

5.1 变压器漏感对Cuk变换器输出纹波影响分析-26

5.1.1 开关管导通阶段一-27

5.1.2 开关管导通阶段二-28

5.1.3 开关管导通阶段三-29

5.1.4 开关管导通阶段四-30

5.2 电感耦合度不同对Cuk变换器输出纹波影响分析-31

5.2.1 电感耦合系数不同对输出纹波影响分析-31

5.2.2 耦合电感值和输出电压的曲线关系-33

5.3 本章小结-34

6 隔离型输出低纹波Cuk变换器闭环稳定性设计-35

6.1带电流内环的双环控制方法研究-35

6.2数字PI控制器-37

6.2.1 数字PI控制器的作用-37

6.2.2 数字PI控制器的设计方法-38

6.3 基于PSIM的各元件模块建模-39

6.3.1 太阳能电池板模型-39

6.3.2 MPPT控制方法-40

7 低纹波Cuk变换器仿真与实验验证-41

7.1 低纹波隔离型Cuk变换器系统电路设计-41

7.1.1 系统主要技术指标-41

7.1.2 变换器耦合电感、设计-41

7.1.3 变换器电感、、的设计-42

7.1.4 光伏板的参数设置-42

7.2 低纹波隔离型Cuk变换器的实验验证-43

7.2.1 串联式低纹波隔离型Cuk变换器的原理图-43

7.2.2 串联式低纹波隔离型Cuk变换器的仿真电路图-43

7.2.3 低纹波隔离型Cuk变换器的输出波形-44

8 总结与展望-46

致谢-47

参考文献-48

附录A-49

附录B-50