电动汽车光伏充电桩的研究与设计
图3.9 升压式DC-DC变换电路的输出波形 从图3.6可以看出，在开关管导通时，电源给储能元件电感L充电，L上的电流逐渐增大，而从图3.8可看出当开关管截止时电感L放电，L上的电流逐渐减小。电容起到滤波的作用，使负载上的电压的波纹减小。图3.9显示了电感L上电流的变换波形和电压波形。在t=0时，开关管S导通，电源电压Ui全部加到升压电感L上，电感电流iL线性增长，这时二极管D截止，负载由滤波电容C供电。
LdiL?Ui dt(3-1)
当t?Ton时，iL达到最大值ILmax，iL通过二极管D导通期间，iL的增长量iL(?)为
?iL(?)?UiUTon?iDTs LL(3-2)
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在t?Ton时刻，开关管S关断，iL通过二极管D向输出端流动，电源功率和电感L 的储能向负载和电容C转移，给C充电，此时加在L上的电压为Ui?Uo，因为Ui?Uo，故iL线性减小。
LdiL?Ui?Uo dt (3-3)
当t?Ts时，在开关管S截止期间，iL达到最小值ILmax，iL的增长量?iL(?)为
?tL(?)?Uo?UiU?Ui(Ts?Ton)?o(1?D)Ts (3-4) LL在t?Ts时，开关管S又导通，开始另一个开关周期。
由此可见，Boost变换器的工作为两个阶段。在开关管S导通时为电感L的储能阶段，此时电源不向负载提供能量，负载靠存储在电容C的能量维持工作。在开关管S关断时，电源和电感共同向负载供电，此时还给电容C充电，因此Boost变换器的输入电流就是升压电感L电流的平均值。
1 IL?(ILmax?ILmi)n (3-5)
2开关管S和二极管D轮流工作，S导通时，流过它的电流就是iL，S截止时，流过D的电流也是iL，通过它们的电流iS和iD相加就是升压电感的电流iL，稳态工作时电容C充电量等于放电量，通过电容C的平均电流为0，故通过二极管D的电流平均值就是负载电流io，并且此刻开关管S导通期间电感电流的增长量?iL(?)等于它在开关管S 截止期间的减少量
?iL(?)，由公式(3-2)和(3-4)可得出输出电压与输入电压的关系：
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Uo1 ?Ui1?D(3-6)
同降压式DC/DC相反，由于D?1，因此这种电路能起到升压作用。工作过程中，调整功率开关管的导通时间或开关周期都可以改变变换器的输出电压。
3.3 光伏逆变器的工作原理与模拟仿真
逆变器是将直流电压转变为交流的变换器，由于市面上大部分电动汽充电桩输入的是交流电，而光伏发电系统中，光伏电池和蓄电池提供的是直流电，所以逆变器是不可缺少的设备。逆变器是将光伏发电系统最后输出的直流电或者是储能电池放电时的直流电转换成交流电，从而提供单相交流电给电动汽车充电桩。 3.3.1光伏逆变器工作原理
1.前级电路原理图
LDi1E2Si2VsCE2
图3.10 升压斩波电路 升压斩波电路的原理图如图3.10所示。该电路由开关管S，二极管D，电感L，电容C组成。该电路的作用是将电压E1升压到E2，其中，认
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为E1是光伏阵列的输出电压, E2是升压斩波电路的输出电压。
2.工作原理
当开关S导通时，电感L上积蓄能量；S关断时，电感积蓄的能量以及从电源来的能量同时提供给负载。假设L充分大，流经L的电流为恒定值I1；当S导通时，假设S的导通时间为ton，则L中的积蓄能量为E1I1ton。然后，关断S，假定C充分大，输出电压为恒定值，S的关断时间为toff，则释放到负载的能量为(E2-E1)I1toff稳态时上述两者必须相等， 所以有：
E1I1ton=(E2?E1)I1toff (3-7)
ton?tofftoffE1?TE1 (3-8) toff从而得 E2?式中，因为T/toff>1，所以输出电压比输入电压高，即该电路能使输入电压得到提升。
在电路工作过程中，根据电感电流断续情况又分为电流连续动作和电流不连续动作两种。前者是在电抗器电流为0之前又使S开通，后者是在电抗器电流为0后才使S开通。为了减小负载电流的脉动，一般多采用电抗器电流连续模式。这两种模式分析如下：
RLDRLD Em i1SEdEmi2SEd
(a) 开关S导通时的等效电路(b) 开关S关断时的等效电路图3.11升压斩波电路等效模型 先假定开关S导通，此时的等效电路如图3.11(a)所示，因此有下
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式成立：
Ldi1?Ri1?Em (3-9) dtEm(1?e?t/r) (3-10) 设电流的初始值为I20,解上式得：
?t/r? i1?I10eR然后令S关断，由图3.9(b)的等效电路有：
Ldi2dt?Ri2?Em?Ed 设电流的初始值为I20,解上式得：
i?t/r2?I20e?Ed?EmR(1?e?t/r) 图3.12是连续动作和不连续动作的的理论波形。
i连续 I10I20 I10tonTtoff ti不连续 I 20tontsTt offt 图3.12 连续和不连续动作理论波形
3.后级电路原理图
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(3-11) (3-12)