行普遍采用最大功率点跟踪控制MPPT。太阳能电池其温度和总电阻之间有复杂的关系，因此其输出效率会有非线性的关系，可以用电流-电压特性曲线来表示。最大功率点追踪的目的就是在太阳能电池的输出取様，在任意的环境条件下都设法维持最大功率输出。其最大功率点MPPT是随着光照和温度变化而变化的。Boost 电路效率高、体积小，易于实现 MPPT 控制功能。Fibonacci-MPPT算法具有搜索范围大，处理速度较快，不受环境影响的优点[3-4]，本文设计了一款1500w基于boost电路和Fibonacci-MPPT方法的电路装置。
1 系统结构
本系统是以 STM32芯片作为控制核心，使用PB0和PB1分别采样电流和电压，通过PE4输出PWM信号，然后经过芯片IR2110处理，得到MOS管的驱动信号。主电路中太阳能电池板输出电压经过电阻采样送到STM32芯片PA1，电流通过ACS712芯片进行采样，变成电压信号送到STM32芯片PA2，然后经过ARM实现Fibonacci-MPPT运算，得到驱动信号，送到MOS管的G极，以最大功率点处
90gan
6块太阳能电池最低输入电压V in_min=150V；最高输入电压V in_max=233.3V；
最大功率点电压V in_mppt=180.1V；太阳能电池最大输出功率P in_mppt=1500W；
Boost的效率η=0.97；Boost最大输出功率P O=η×P in_ mppt=1455W；
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输出电压V O=400V；输出电流I O=O O P V=3.6A；工作频率f s=60kHz；
峰值电流I in_max=8.7A；
最大占空比D max=_min
1in
O
V
V
− =0.625；最小占空比D min=_max
1in
O
V
V
− =0.415；
电流纹波设为40%；
电感电流脉动量∆I boost=0.4×I in_max=3.5A；电感电流的最大值I L_max=I in_max+∆I boost/2=10.5A
升压电感
_max
(1)
L(V)=0.2
in
in
O
f in
L s
V
V V
I f
−，得到 L f_boost_max=600μH；
输出滤波电容max2161.67
0.01
O s
f
O
P D T
C F
Vµ
==，实际电路的电容需10倍C f，取1600μF。
■2.2 开关管和二极管的设计
电路使用60kHz的PWM信号，MOSFET对于这种频率的PWM信号有使用优势，因此选用MOS管作为Boost电路的开关管。在电路中MOS管承受的最大电压为500V，电流为20A，因此选用1个N沟道IRF460 MOS管。IRF460 MOS的主要参数为：耐压500V，额定电流21A。BOOST电路中的二极管应具有较低的通态压降和快速反向恢复特性，在电路中承受最大600V的电压和最大30A的
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电子基础
活跃ip扫描器电流，因此选用二极管的主要参数为：耐压600V，电流为30A。
■2.3 MOS 管损耗计算选MOS 管IRF460工作在80°；漏极电流I D =16A；门
极电压设为V GS =10V；门极串联电阻R g =10Ω；C iss =4300pF ；C rss =250pF ；C oss =1000pF；
导通电阻为R on =0.25Ω；门阀电压为V TH =4V；跨导gfs=13S；关断下拉电阻R OFF =0.5Ω；
假设太阳能电池板工作在最大功率点：I O =8.31 A ； V O =180.6V ； D=
180.6
400
=0.452纹波假设为40%；峰值电流为I O1=8.31×1.2=9.972A；谷值电流为I O2=8.31×0.8=6.648A
MOS 管的漏源电压为V DS =V O =180.6V V DD =V DS -I D R on =176.6V 门极电压从0增到开启门阀值电压前的时间：
()
8111ln(
) 2.251101g on iss GP GS
t R R C V V −=+=×−s 门极电压从开启电压增加到米勒开启电压的时间：开通米勒电压VGP1=VTH+IO1/gfs=4.767V
9
21
11()ln(
) 6.029101g on iss GP GS
t R R C t V V −=+−=×−s VGS 处于米勒平台的时间：
831
()()
8.64810rss DS D on g on GS GP C V I R R R t s V V −−+==×−P loss_ON =0.5f s V DD I D (t 2+t 3)=8.495W
在关断时刻：
关断米勒电压 V GP2=V TH +I O2/gfs=4.511V
872
()()8.44610rss DS D on g OFF GS GP C V I R R R t s V V −−+==×− 982
()ln() 5.43210TH g OFF iss GP V
t R R C s V −=−+=×P loss_OFF =0.5f s V DD I D (t 7+t 8)=8.255W；P COSS =0.5C oss V DD 2f s =1.014W
开关损耗为P loss =P loss_ON +P loss_OFF +P COSS =17.764W；
MOS 管通过电流有效值为I LOAD =8.31A；导通损耗为P DR =I LOAD 2R on D=7.795W；MOS 管总损耗P loss_MOS =P loss +P DR =25.559W；
二极管损耗为P loss_D =I LOAD ×0.7(1-D)=3.191W 总损耗为P loss_sum =P loss_L +P loss_MOS +P loss_D =43.692W
效率为η=1456
1500
=0.973 基于bonacci-mppt 的基本原理及软件实现
Fibonacci 数列定义如下：
C 0=0，C 1=1，C 2=1…C n =C n-2+C n-1 n ≥2
Fibonacci 线性搜索一般应用在可变函数最优化技术上。用此数列来约束迭代和搜索范围使得最大点在搜索范围内。搜索转移方向有函数范围内的两点值决定的。限制和转
在Fibonacci 搜索中，第一次迭代需要选择两个点计算，
随后的迭代过程只要计算一个点。当满足|b k -a k |≤δ或者|f(b k )-f(a k )|≤ε
（δ和ε是预先给定的公差）时，搜索过程结束。在Fibonacci 搜索中，如果f(c 0)≥f(d 0)，那么最大点
肯定在区间[a 0，d 0]内，这时a 1=a 0，b 1=d 0，然后继续在区间[a 1，b 1]内搜索。如果f(c 0)≤f(d 0)，那么最大点肯定在
区间[c 0，b 0]内，这时a 1=c 0，b 1=b 0，然后继续在区间[a 1，
b 1]内搜索。其中可变量与Fibonacci 数列的关系见公式
a i =c n+1，
b i =
c n (1)下次迭代区间：
a i+1=c n ，
b i+1=
c n-1
(2)
当c n 等于0或者|b k -a k |≤δ或者|f(b k )-f(a k )|≤ε满足
时，搜索过程结束。
当Fibonacci 搜索算法在光伏阵列MPPT 中应用时，
变量x 可以看作是光伏阵列的电压或者电流，或者是功率变换器的占空比D，函数f(x)则看作时输出功率。该方法是重复限制转移范围使最大点在搜索范围内。
若f(1
i x )<f(2i x )，搜索范围右移，其中13i x +=1i x ，1
1i x +=2i x ，12i x +=2i x +bi+1，14i x +=4i x ；若f(1i
x )>f(2i x )，搜索范围左移，其中13i x +=3i x ，1
1
i x +=1i x -bi+1，12i x +=1i x ， 14i x +=2i
x 。由于阳光辐射突变，有时最大功率点会转移到
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搜索范围之外，此时就要扩大搜索范围。如果最大点是由于太阳辐射突变而转移到搜索范围之外的，搜索范围必须继续朝同一方向转移。
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在此算法中，引入了一个功率校正功能即功率校正值
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00255c11c10111 255c11166x x 12=−−==−=为82561
21i i N x x D N ==
=−−，根据改变x 的值来控制占空比，然后比较x 1和x 2处功
率的大小，确定搜索范围的变化[5]。
4 测试数据
测试用6块太阳能电池板串联进行测试，到了最
大功率点，电流为8.2A，电压为181.2V，其最大功率为1485.4W。通过本文所设计方案可以很好的实现最大功率点
的跟踪。
5 结论
对BOOST 主电路进行测试，开关管是IRF460 MOS，
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验技能训练体系。目前我校电路板制作虚拟仿真平台处于试运营阶段，调查结果显示，几乎得到全体师生的一致好评。上述举措对于培养应用型电子类本科人才、缓解实验教学压力、完善教学环境等方面起到了一定的促进作用，如何进一步发挥学科的特，推动实验教学改革，创新性服务地方经济发展，完善虚拟仿真教学资源，努力做到推陈出新，仍然 是长期值得探索践行的课题。
参考文献
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