[发明专利]基于PWM-PFM混合调制的Boost控制器及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于PWM‑PFM混合调制的Boost控制器及控制方法，所述控制方法是通过在数字信号处理器(DSP)中储存测量到的系统光伏整列(PV)侧电压值、电流值和直流母线电压值；数字信号处理器(DSP)计算出需要调节的占空比d；设定比较因子δ，将计算出的需要调节的占空比d与控制器上一时刻未输出的占空比之和d′进行叠加，将叠加得到的总和与比较因子δ进行数值比较；若d+d′≥δ，则控制器用PWM调制方式输出占空比(Duty)；若d+d′<δ，则控制器输出d+d′＝0；将输出的d+d′＝0存入控制器上一时刻未输出的占空比之和d′内，再继续进行叠加运算。本发明的应用可以解决现有技术中电路在电感电流断续模式时系统不稳定，精度不高的问题，还可同步应用至其他电力电子拓扑电路中。

技术领域

本发明涉及Boost逆变器领域，尤其涉及一种基于PWM-PFM混合调制的Boost控制器及控制方法。

背景技术

为了人类社会的可持续发展，世界各国都在大力发展风力发电、太阳能发电等新能源发电系统。但是，太阳能电池的输出电压受温度、光照、负载的影响，风力发电机的输出电压受风速的影响，风力发电或太阳能光伏发电的输出电压不是一个恒定值，而是一个很宽的范围。因此,它们发出的电能一般通过一个两级式的并网逆变器并入电网，前级DC-DC变换器将风力发电机或太阳能电池的输出电压转换为需要的恒定直流电压，后级DC-AC逆变器将此直流电压转换为交流电压，并入电网。

Buck变换器和Boost变换器由于结构简单、效率高和成本低等特点在中小功率非隔离应用场合作为前级DC/DC变换器。对于风力发电或太阳能光伏发电来说，其输入电压变化范围较宽，一般采用Boost变换器来实现直流母线电压升高到需要的恒定直流电压的需求。

对于Boost变换电路，如单路Boost电路拓扑如图1所示：

其中，L为Boost电路的滤波电感，一般采用的是铁硅或者非晶等材质，C_pv为PV侧滤波电容，X2电容。C_bus为直流母线滤波电容器；i_pv为面板输出电流。

由于对PV电压进行控制，为简化分析，采用阻性负载R_pv建模，其拓扑图如图2所示：

定义：

因此，a点电位

V_a＝(1-S_a)×V_bus

采用KVL(基尔霍夫电压定律)和KCL(霍夫电流定律)定理，可得

式中，

因此，等效开关数学模型为：

由于开关数学模型不利于控制器设计，采用状态平均法，忽略开关过程中的高频分量，利用S_a≈d，d为等效平均占空比。得出单相光伏逆变器的s域平均状态数学模型为：

(sL+R_L)i_L＝V_pv-(1-d)V_bus

根据式可以得到Boost数学模型框图如下所示。图3中，