[发明专利]一种宽范围输入的户外光储LED高功率密度变换方法

摘要

本发明公开了一种宽范围输入的户外光储LED高功率密度变换方法，包括带MPPT功能的充电部分和LED恒流驱动部分；通过深入分析太阳能电池、蓄电池和LED的基本特性，设计了基于Buck‑Boost型为主拓扑的双向同步整流DC‑DC变换器，DC‑DC变换器正向运行时，充电环路采用Buck型拓扑结构，对蓄电池进行MPPT、恒压、恒流相结合的三阶段充电方法；当DC‑DC变换器反向运行时，放电环路采用Boost型拓扑结构，实现LED灯的恒压输出，并具有PWM调光功能；同时采用基于传统扰动观察改进的控制方法，根据太阳能电池的I‑V特性，把每次的增量均转为下一次实际逼近控制电压的步长，来防止过度控制，组件稳态期间也减少频繁的扰动。

主权项

一种宽范围输入的户外光储LED高功率密度变换方法，其特征在于，包括MPPT功能的充电部分和LED恒流驱动部分,其MPPT功能的充电部分和LED恒流驱动部分受控于Buck‑Boost型的双向主电路设计的同步整流DC‑DC变换器和基于MPPT原理改进的PID控制方法；其双向主电路设计如下：包括LED端、PV端、Battery端、电容及其相互串联或并联的驱动开关Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，并设置有3种工作方式：（1）Buck工作，电感电流iL一直保持大于零，Q1工作Q2不工作，由PV端流至Battery端, iL不断增加直至t=ton时，Q1截止，D2续流工作，Q2无电流通过；（2）Boost工作，电感电流iL一直保持小于零，由Battery端流向LED端，在ton到T时，Q2工作Q1不工作，iL不断增加，当达到T时刻时，Q2截止停止工作，D1续流工作，Q1无电流通过；（3）交替工作，电感电流iL正负交替出现:在t0‑t1时刻，Q1导通工作，在t1‑ton时刻，Q1导通同时有电流通过，D2续流，iL会不断变小且值依然大于零；在ton‑T时刻，Q2导通且有电流流过，iL不断上升但值小于零；其基于MPPT原理改进的PID控制方法如下：S1：输入给定量R，并将R值设定为零；S2：设定PID控制器的输入量，即系统偏差量负的dp/du；S3：PID控制器调节DC‑DC变换器PWM波的占空比来改变光伏电池的输出等效负载，实现最大功率点跟踪。