技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力系统技术领域，更具体的说，是涉及一种微型光伏储能变换器。
背景技术
[0002]
太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效、丰富、广泛等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业，成为了最具发展潜力的
可再生能源。
[0003] 近期的研究表明，引起光伏
电池组件特性不一致的原因有很多，其中包括生产制造因素和环境因素，其中生产制造因素主要包括：生产工艺、自身衰减和老化程度等；环境因素主要包括：
云层、落叶、
温度、安装倾
角和方位角等。针对这些问题，研究人员在集中式最大功率
跟踪的
基础上提出了一种如图1所示的分布式
光伏发电系统。如图1所示，该系统由N个DC/DC变换器(111、112、……11N)、N
块光伏电池组件(121、122、……12N)以及集中式逆变器13组成。在此系统内，N个DC/DC变换器
串联形成DC/DC变换器串联组，由于每块光伏电池组件都通过单独的DC/DC变换器来实现
电压的变换和最大功率跟踪，因而能有效地提高光伏发电系统的发电量。
[0004] 但如图1所示的分布式光伏发电系统依然存在着一些问题，当出现阴影时，由于DC/DC变换器串联连接在发电系统中，因而DC/DC变换器的输出
电流需要保持一致。在DC/DC变换器串联组整体
输出电压不变的情况下，阴影遮挡的DC/DC变换器的输出电压下降，无阴影遮挡的DC/DC变换器输出电压升高。无阴影遮挡的DC/DC变换器输出电压的升高将导致其偏离光伏电池组件的最大功率点，这将导致
能量的损失。
发明内容
[0005] 本发明要解决的是：在背景技术中所公布的分布式光伏发电系统中，阴影遮挡的DC/DC变换器的输出状态会影响到无阴影遮挡的DC/DC变换器的输出状态，从而导致分布式光伏发电系统发电量下降的问题。针对上述问题，本发明提供了一种新型微型光储变换器。
[0006] 本发明所设计的微型光储变换器可应用于如图2所示的分布式光伏发电系统中。如图2所示，本发明微型光储变换器在使用时通过光伏电池组件
接口(PV+、PV-)与光伏电池组件相连，通过
蓄电池组接口(BAT+、BAT-)与蓄电池组相连，通过直流
母线接口(LINE+、LINE-)与
直流母线相连。N个微型光储变换器串联形成微型光储变换器串联组。当光伏电池组件由于云层、落叶等遮挡出现阴影而导致其输出功率下降时，蓄电池组能迅速补偿其功率不足，以稳定微型光储的整体输出功率，使得如图2所示的分布式光伏发电系统内的各微型光储变换器的工作的独立运行、自主可控，从而减少了能量损失，提高了能量转换效率。
[0007] 本发明所述的新型微型光储变换器由电力
电子变换单元以及控制单元组成。本发明中所述功率
开关管均为N
沟道型金属
氧化物
半导体场效应晶体管(N-MOSFET)，功率开关管的第一端为N-MOSFET的栅极，功率开关管第二端为N-MOSFET的漏极，功率开关管第三端为N-MOSFET的源极。
[0008] 所述光伏侧电容CPV、蓄电池组侧电容CBAT、直流母线侧电容CLINE为钽
电解电容或
铝电解电容，选择电容时应该依据各电容两端的电压
信号幅值的大小及其纹波峰-峰值的大小和
频率来选取。即满足等式：
[0009]
[0010] 其中V1为电容(包括CPV、CBAT、CLINE)两端电压的电压信号平均值、Vr1为V1中纹波的大小、fr1为电压纹波频率的大小、P是新型微型光储变换器的额定功率。CPV或CBAT或C LINE的耐压值应为1.2V1。
[0011] 电力电子变换单元由光伏变换模块、高频
变压器T1和蓄电池组变换模块组成。
[0012] 光伏变换模块由光伏侧电容CPV、第二功率开关管Q2、第一功率开关管Q1以及第一电容C1组成。
[0013] 光伏侧电容CPV的正极既连接到第二功率开关管Q2的第二端，又与光伏电池组件接口的正端(PV+)相连；光伏侧电容CPV的负极既连接到的第一功率开关管Q1的第三端，又与光伏电池组件接口的负端(PV-)相连。
[0014] 第二功率开关管Q2第二端既连接到光伏侧电容CPV的正极，又与高频变压器T1原级绕组的同名端相连，第二功率开关管Q2第三端与第一电容C1的一端相连。
[0015] 第一电容C1的一端既连接到第一功率开关管Q1的第二端又与高频变压器T1原边绕组的异名端相连，另一端与第二功率开关管Q2第三端相连。
[0016] 第一功率开关管Q1的第二端既连接到高频变压器T1原边绕组的异名端，又与第一电容C1相连。第一功率开关管Q1的第三端连接到光伏侧电容CPV的负极。
[0017] 蓄电池组变换模块由蓄电池组侧电容CBAT、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4、第五功率开关管Q5、第六功率开关管Q6以及直流母线侧电容CLINE组成。
[0018] 蓄电池组侧电容CBAT的正极既连接到第三功率开关管Q3的第二端，又与蓄电池组接口的正端(BAT+)相连；蓄电池组侧电容CBAT的负极既连接到的第四功率开关管Q4的第三端，又与蓄电池组接口的负端(BAT-)相连。
[0019] 第三功率开关管Q3的第三端既连接到第四功率开关管Q4的第二端，又与高频变压器T1次级绕组的同名端相连；第三功率开关管Q3的第二端连接到蓄电池组侧电容CBAT的正极。
[0020] 第四功率开关管Q4的第二端既连接到第三功率开关管Q3的第三端，又与高频变压器T1次级绕组的同名端相连；第四功率开关管Q4的第三端连接到蓄电池组侧电容CBAT的负极。
[0021] 第六功率开关管Q6的第二端既连接到第四功率开关管Q4的第三端，又与直流母线侧电容CLINE的负极相连；第六功率开关管Q6的第三端既连接到第五功率开关管Q5的第三端，又与高频变压器T1的次级绕组的异名端相连。
[0022] 第五功率开关管Q5的第二端连接到直流母线侧电容CLINE的正端；第五功率开关管Q5的第三端既接到高频变压器T1次级绕组的异名端，又与第六功率开关管Q6的第三端相连。
[0023] 直流母线侧电容CLINE的正极既连接到第六功率开关管Q6的第二端，又与直流母线接口的正端(LINE+)相连，直流母线侧电容CLINE的负极既连接到第五功率开关管Q5的第二端，又与直流母线的负端(LINE-)相连。
[0024] 所述高频变压器T1为双绕组反激式变压器，高频变压器T1的初级第一绕组和次级绕组的
匝数应根据本发明的最大功率P1、高频变压器的工作频率f以及高频变压器输出电压和输入电压的大小来确定。
[0025] 其中
[0026] 初级绕组的匝数NP：
[0027] 其中V2是高频变压器初级第一绕组的输入电压，fs为高频变压器的工作频率，BW是磁芯工作
密度，Ae为磁芯有效工作面积，BW与Ae是两个与最大功率P1相关的参数，具体值通过查看
选定磁芯生产厂家的数据手册确定。
[0028] 次级绕组匝数Ns：
[0029] 其中V3是高频变压器T1次级绕组两端的电压。
[0030] 高频变压器T1原边绕组的同名端连接到第二功率开关管Q2的第二端，原边绕组的异名端既连接到第一功率开关管Q1的第二端，又与第一电容C1的一端相连；高频变压器T1的次级绕组的异名端既连接到第五功率开关管Q5的第三端，又与第六功率开关管Q6的第三端相连。高频变压器T1的次级绕组的同名端既连接到第四功率开关管Q4的第二端，又与第三功率开关管Q3的第三端相连。
[0031] 所述控制单元由蓄电池组充放电控
制模块、最大功率跟踪模块、乘法器、第一电压
采样装置V1sense、第一电流采样装置I1sense、第二电压采样装置V2sense、第二电流采样装置I2sense组成。
[0032] 第一采样装置V1sense、第一电流采样装置I1sense、第二电压采样装置V2sense、第二电流采样装置I2sense均为本专业领域内的通用器件，本发明对它们也无特殊要求。
[0033] 其中，蓄电池组充放电
控制模块由
控制器、PI控制器、第一比较器、第二比较器、第一脉宽
调制器、第一非
门、第二非门、第一与门、第二与门组成。
[0034] 最大功率跟踪模块由微分器、第二
脉宽调制器、死区控制器、第三非门组成。
[0035] 乘法器、微分器、比较器(包括第一比较器、第二比较器)、PI控制器均为本专业领域内的通用器件，本发明对它们无特殊要求。所述脉宽调制器(包括第一脉宽调制器、第二脉宽调制器)为单输入双输出器件。所选脉宽调制器输出的脉宽调制信号频率应不小于高频变压器T1的工作频率f。
[0036] 所述非门(包括第一非门、第二非门、第三非门)；与门(包括第一与门、第二与门)均为逻辑器件，具有逻辑运算能力。在选用时，应满足其对于输入输出路数的要求，其中，非门为单输入单输出器件、与门为三输入单输出器件。
[0037] 所述死区控制器为具有预设死区时间功能的器件，在本发明中死区时间预设为0.02/f，f为高频变压器T1的工作频率。
[0038] 乘法器与第一电压采样装置V1sense、第一电流采样装置I1sense、第二比较器、微分器相连，将接受到的光伏输出电压信号VPV、光伏输出电流信号IPV转换成光伏组件输出功率信号PPV。
[0039] 所述控制器为具有存储功能的
信号处理器件，例如ATMEL公司的C51系列
单片机、AVR单片机等。
[0040] 控制器与第一比较器、PI控制器、第二比较器相连。控制器内预设有充放电电流基准信号Iref、充电参考电压信号VBATmin、放电参考功率信号PPVmin。
[0041] 其中，充放电电流基准信号Iref在数值上满足等式Iref＝0.3C，C是本发明所接蓄电池组的容量；充电参考电压信号VBATmin在数值上满足等式VBATmin的值＝0.7VBATmax，VBATmax是本发明所接蓄电池组输出电压的最大值；放电参考功率信号PPVmin在数值上满足等式PPVmin2
的值＝0.2PPVmax，PPVmax是本发明所接光伏电池组件在光照强度(1000W/m )所能输出的最大功率。
[0042] PI控制器与第二电流采样装置I2sense、控制器相连。PI控制器的一个输入端与控制器的基准电流输出端相连，接收控制器输出的充放电基准电流信号Iref，PI控制器的另一个输入端经第二电流采样装置I2sense连接到蓄电池组端口(BAT-)；PI控制器的输出端连接到第一脉宽调制器的输入端。PI控制器将控制器输出的充放电基准电流信号Iref和第二采样装置输出的蓄电池组充放电电流信号IBAT转换成电流误差信号，并将电流误差信号输出到第一脉宽调制器。
[0043] 第一脉宽调制器与PI控制器、第一与门、第二与门相连，将PI控制器传递过来的电流误差信号转换成脉宽调制信号。第一脉宽调制器是单输入双输出的器件。第一脉宽调制器的输入端与PI控制器的输出端相连，第一脉宽调制器的输出端输出的脉宽调制信号分成两路：一路输出到第一与门的第三输入端；另一路输出到第二与门的第一输入端。
[0044] 第一比较器与控制器、第六功率开关管Q6、第二非门、第一与门、第二电压采样装置V2sense相连，将充电参考电压信号VBATmin与蓄电池组电压信号VBAT做比较，将比较后的结果转换成第六PWM信号PWM6。当VBAT＞VBATmin时，第六PWM信号PWM6为零电压信号，当VBAT＜VBATmin时，第六PWM信号PWM6为正电压信号。第一比较器的正输入端与控制器的参考电压输出端相连，接收控制器输出的充电参考电压信号，第一比较器的负输入端经第二电压采样装置V2sense连接到蓄电池组端口(BAT+)，接收第二电压采样装置V2sense输出的蓄电池组电压信号VBAT。第一比较器的输出端输出的第六PWM信号PWM6分成三路：一路输出到第一与门的第一输入端；一路与第六功率开关管Q6的第一端相连，将输出的第六PWM信号PWM6传递到第六功率开关管Q6的第一端，控制第六功率开关管Q6的通断；一路输出到第二非门的输入端。
[0045] 第二比较器与控制器、乘法器、第二与门、第一非门、第五功率开关管Q5相连，将放电参考功率信号PPVmin与光伏组件输出功率信号PPV做比较，将比较后的结果转换成第五PWM信号PWM5。当 时，第五PWM信号PWM5为零电压信号，当PPV＜PPVmin时，第五PWM信号PWM5为正电压信号。第二比较器的正输入端与控制器的基准功率输出端相连，接收控制器输出的放电参考功率信号PPVmin，第二比较器的负输入端与乘法器的输出端相连，接收乘法器输出的光伏组件输出功率信号PPV。第二比较器的输出端输出的第五PWM信号PWM5分成三路：一路输出到第二与门的第二输入端；一路输出到第五功率开关管Q5的第一端，控制第五功率开关管Q5的通断；一路输出到第一非门的输入端。
[0046] 第一非门与第二比较器、第一与门相连，将第二比较器传递过来的第五PWM信号PWM5进行非运算，得到第一非门信号输出到第一与门的第二输入端。
[0047] 第二非门与第一比较器、第二与门相连，将第一比较器传递过来的第六PWM信号PWM6进行非运算，得到第二非门信号输出到第二与门的第三输入端。
[0048] 第一与门与第一比较器、第一非门、第一脉宽调制器、第四功率开关管Q4相连，将接收到来自第一比较器的第六PWM信号PWM6、来自第一脉宽调制器的脉宽调制信号、来自第一非门的第一非门信号进行与运算，得到第四PWM信号PWM4。第一与门是三输入单输出的器件：第一输入端与第一比较器输出端相连，第二输入端与第一非门的输出端相连，第三输入端与第一脉宽调制器的输出端相连。第一与门的输出端与第四功率开关管Q4的第一端相连，将第四PWM信号PWM4传递到第四功率开关管Q4的第一端，控制第四功率开关管Q4的通断。
[0049] 第二与门与第二比较器、第二非门、第一脉宽调制器、第三功率开关管Q3相连，将接受到的来自第二比较器的第五PWM信号PWM5，来自第二非门的第二非门信号、来自第一脉宽调制器的脉宽调制信号进行与运算，得到第三PWM信号PWM3。第二与门是三输入单输出的器件：第一输入端与第一脉宽调制器的输出端相连，第二输入端与第二比较器的输出端相连，第三输入端与二非门的输出端相连。第二与门的输出端与第三功率开关管Q3的第一端相连，将输出的第三PWM信号PWM3传递到第三功率开关管Q3的第一端，控制第三功率开关管Q3的通断，控制第三功率开关管Q3的通断。
[0050] 微分器与乘法器和第二脉宽调制器相连，将接受到的光伏组件输出功率信号PPV微分运算，得到光伏功率微分信号。
[0051] 第二脉宽调制器与微分器、死区控制器、第一功率开关管Q1相连，将接收到的光伏功率微分信号进行调制，得到第一PWM信号PWM1。第二脉宽调制器是单输入双输出的器件。第二脉宽调制器的输入端与微分器的输出端相连，第二脉宽调制器的输出端输出的第一PWM信号PWM1分成两路：一路与第一功率开关管Q1的第一端相连，控制第一功率开关管Q1的通断；一路输出到死区控制器的输入端。
[0052] 死区控制器与第二脉宽调制器、第三非门相连，将收到的第一PWM信号PWM1转换成第一PWM死区
控制信号，并将第一死区PWM控制信号输出到第三非门；
[0053] 第三非门与死区控制器和第二功率开关管Q2相连，将接收到的第一死区PWM控制信号进行非运算，得到第二PWM信号PWM2。其中，第三非门是单输入单输出的器件。第三非门的输入端与死区控制器的输出端相连，第三非门的输出端与第二功率开关管Q2的第一端相连，将输出的第二PWM信号PWM2输出到第二功率开关管Q2的第一端，控制第二功率开关管Q2的通断。
[0054] 微型光储变换器的工作过程是：
[0055] 控制单元根据输入端输入的光伏输出电压信号VPV、光伏输出电流信号IPV、蓄电池组端电压VBAT、蓄电池组端口电流IBAT判断微型光储变换器应处于什么工作模式下。
[0056] 更具体的说，乘法器将VPV和IPV相乘得到光伏输出功率信号PPV，并将PPV输出到第二比较器的负端和微分器的输入端。微分器将光伏功率信号转换成光伏功率微分信号，并将光伏功率微分信号传送至第二脉宽调制器的输入端。第二脉宽调制器将接收到的光伏功率微分信号进行调制，得到第一PWM信号，并将第一PWM信号PWM1传送至第一功率开关管Q1的第一端，控制第一功率开关管Q1的通断。同时，第二脉宽调制器将第一PWM信号PWM1传送至死区控制器。死区控制器将接收到的第一PWM信号转换成带有死区时间的第一PWM信号，并将带有死区时间的第一PWM信号PWM1送至第三非门。第三非门将带有死区时间的第一PWM信号PWM1进行非运算得到第二PWM信号PWM2，并将第二PWM信号PWM2送至第二功率开关管Q2的第一端，控制第二功率开关管Q2的通断。从而实现了微型光储变换器对所连接的光伏电池组件在当前光照强度下的最大功率跟踪和获取。
[0057] 第二比较器将从乘法器接收到的光伏输出功率信号PPV和从控制器接受到的光伏功率基准信号PPVmin进行比较，将比较后的结果输出到第二与门的第二输入端和第五功率开关管Q5的第一端。当PPV＞PPVmin时，第二比较器输出为零电压信号，因而第二与门的输出结果也为零，第五功率开关管Q5处于关断的状态、第三功率开关管Q3处于关断的状态。当PPV＜PPVmin时，第二比较器输出为正电压信号，因而第五功率开关管Q5处于开通的状态、第四功率开关管处于关断的状态。
[0058] 第一比较器将从蓄电池组接口正端(BAT+)经电压采样装置接收到的蓄电池组端电压VBAT和从控制器接受到的充电参考电压VBATmin进行比较，将比较后的结果输出到第一与门的第二输入端和第六功率开关管Q6的第一端。当VBAT＞VBATmin时，第一比较器输出为零电压信号，因而第一与门的输出结果也为零。因而，第六功率开关管Q6处于关断的状态、第四功率开关管Q4处于关断的状态。当VBAT＜VBATmin时，第二比较器输出为正电压信号，因而第六功率开关管Q6处于开通的状态，第三功率开关管Q3处于关断的状态。
[0059] PI控制器将从蓄电池组接口负端(BAT-)经电流采样装置接收到的蓄电池组端口电流IBAT和从控制器接受到的充放电基准电流Iref转换成误差电流信号，并将误差电流信号传送至第一脉宽调制器。第一脉宽调制器将接收到的误差电流信号转换成的充放电PWM信号，并将充放电PWM传送至第一与门的第三输入端和第二与门的第一输入端。
[0060] 当PPV＜PPVmin且VBAT＞VBATmin时，第一比较器的输出为零电压；第二非门将第一比较器输出的零点压转换成的正电压，并将此正电压输出到第二与门的第三输入端。第二比较器输出为正电压。因而，此时，第二与门输出第三PWM信号PWM3，并将第三PWM信号PWM3传送至第三功率开关管Q3的第一端。从而实现了微型光储变换器对所连接蓄电池组进行恒流放电的控制。
[0061] 当PPV＜PPVmin且VBAT＜VBATmin时，第二比较器的输出为正电压；第一非门将第二比较器输出的零点压转换成的正电压，并将此正电压输出到第一与门的第二输入端。第一比较器输出为正电压。因而，此时，第一与门输出第四PWM信号PWM4，并将第四PWM信号PWM4传送至第四功率开关管Q4的第一端。从而实现了微型光储变换器对所连接蓄电池组进行恒流充电的控制。
[0062] 采用本发明可以达到以下技术效果：
[0063] 1、本发明使用简单的模拟
电路实现对光伏电池组件的最大功率跟踪和蓄电池组的充放电控制，降低了成本。
[0064] 2、通过蓄电池组与光伏电池组件之间的协调控制，稳定串联组中有阴影遮挡的光伏电池板的输出功率，使其他没有受到阴影影响的光伏电池板一直工作在其最大功率点(MPP)，并能实现每块光伏电池板和电池自主完全可控，减少能量损失，提高能量转化效率。
附图说明
[0065] 图1、背景技术公布的一种分布式光伏发电系统示意图；
[0066] 图2、本发明提出的一种采用微型光储变换器的分布式光伏发电系统应用场景示意图；
[0067] 图3、本发明新型微型光储变换器逻辑结构图。
具体实施方式
[0068] 本发明所述的新型微型光储变换器由电力电子变换单元1以及控制单元2组成。本发明中所述功率开关管均为N沟道型金属氧化物半导体场效应晶体管(N-MOSFET)，功率开关管的第一端为N-MOSFET的栅极，功率开关管第二端为N-MOSFET的漏极，功率开关管第三端为N-MOSFET的源极。
[0069] 所述光伏侧电容CPV、蓄电池组侧电容CBAT、直流母线侧电容CLINE为钽电解电容或铝电解电容，选择电容时应该依据各电容两端的电压信号幅值的大小及其纹波峰-峰值的大小和频率来选取。即满足等式：
[0070]
[0071] 其中V1为电容(包括CPV、CBAT、CLINE)两端电压的电压信号平均值、Vr1为V1中纹波的大小、fr1为电压纹波频率的大小、P是新型微型光储变换器的额定功率。CPV或CBAT或CLINE的耐压值应为1.2V1。
[0072] 电力电子变换单元1由光伏变换模块1a、高频变压器和蓄电池组变换模块1b组成。
[0073] 光伏变换模块1a由光伏侧电容CPV、第二功率开关管Q2、第一功率开关管Q1以及第一电容C1组成。
[0074] 光伏侧电容CPV的正极既连接到第二功率开关管Q2的第二端，又与光伏电池组件接口的正端(PV+)相连；光伏侧电容CPV的负极既连接到的第一功率开关管Q1的第三端，又与光伏电池组件接口的负端(PV-)相连。
[0075] 第二功率开关管Q2第二端既连接到光伏侧电容CPV的正极，又与高频变压器原级绕组的同名端相连，第二功率开关管Q2第三端与第一电容C1的一端相连。
[0076] 第一电容C1的一端既连接到第一功率开关管Q1的第二端又与高频变压器原边绕组的异名端相连，另一端与第二功率开关管Q2第三端相连。
[0077] 第一功率开关管Q1的第二端既连接到高频变压器原边绕组的异名端，又与第一电容C1相连。第一功率开关管Q1的第三端连接到光伏侧电容CPV的负极。
[0078] 蓄电池组变换模块1b由蓄电池组侧电容CBAT、第三功率开关管Q3、第四功率开关管Q4、第五功率开关管Q5、第六功率开关管Q6以及直流母线侧电容CLINE组成。
[0079] 蓄电池组侧电容CBAT的正极既连接到第三功率开关管Q3的第二端，又与蓄电池组接口的正端(BAT+)相连；蓄电池组侧电容CBAT的负极既连接到的第四功率开关管Q4的第三端，又与蓄电池组接口的负端(BAT-)相连。
[0080] 第三功率开关管Q3的第三端既连接到第四功率开关管Q4的第二端，又与高频变压器次级绕组的同名端相连；第三功率开关管Q3的第二端连接到蓄电池组侧电容CBAT的正极。
[0081] 第四功率开关管Q4的第二端既连接到第三功率开关管Q3的第三端，又与高频变压器次级绕组的同名端相连；第四功率开关管Q4的第三端连接到蓄电池组侧电容CBAT的负极。
[0082] 第六功率开关管Q6的第二端既连接到第四功率开关管Q4的第三端，又与直流母线侧电容CLINE的负极相连；第六功率开关管Q6的第三端既连接到第五功率开关管Q5的第三端，又与高频变压器的次级绕组的异名端相连。
[0083] 第五功率开关管Q5的第二端连接到直流母线侧电容CLINE的正端；第五功率开关管Q5的第三端既接到高频变压器次级绕组的异名端，又与第六功率开关管Q6的第三端相连。
[0084] 直流母线侧电容CLINE的正极既连接到第六功率开关管Q6的第二端，又与直流母线接口的正端(LINE+)相连，直流母线侧电容CLINE的负极既连接到第五功率开关管Q5的第二端，又与直流母线的负端(LINE-)相连。
[0085] 所述高频变压器为双绕组反激式变压器，高频变压器的初级第一绕组和次级绕组的匝数应根据本发明的最大功率P1、高频变压器的工作频率f以及高频变压器输出电压和输入电压的大小来确定。
[0086] 其中
[0087] 初级绕组的匝数NP：
[0088] 其中V2是高频变压器初级第一绕组的输入电压，fs为高频变压器的工作频率，BW是磁芯工作密度，Ae为磁芯有效工作面积，BW与Ae是两个与最大功率P1相关的参数，具体值通过查看选定磁芯生产厂家的数据手册确定。
[0089] 次级绕组匝数Ns：
[0090] 其中V3是高频变压器次级绕组两端的电压。
[0091] 高频变压器原边绕组的同名端连接到第二功率开关管Q2的第二端，原边绕组的异名端既连接到第一功率开关管Q1的第二端，又与第一电容C1的一端相连；高频变压器的次级绕组的异名端既连接到第五功率开关管Q5的第三端，又与第六功率开关管Q6的第三端相连。高频变压器的次级绕组的同名端既连接到第四功率开关管Q4的第二端，又与第三功率开关管Q3的第三端相连。
[0092] 所述控制单元2由蓄电池组充放电控制模块2a、最大功率跟踪模块2b、乘法器100、第一电压采样装置V1sense、第一电流采样装置I1sense、第二电压采样装置V2sense、第二电流采样装置I2sense组成。
[0093] 其中，蓄电池组充放电控制模块2a由控制器900、PI控制器300、第一比较器401、第二比较器402、第一脉宽调制器701、第一非门501、第二非门502、第一与门601、第二与门602组成。
[0094] 最大功率跟踪模块2b由微分器200、第二脉宽调制器702、死区控制器800、第三非门503组成。
[0095] 乘法器100、微分器200、比较器(包括第一比较器401、第二比较器402)、PI控制器300均为本专业领域内的通用器件，本发明对它们无特殊要求。所述脉宽调制器(包括第一脉宽调制器701、第二脉宽调制器702)为单输入双输出器件。所选脉宽调制器输出的脉宽调制信号频率应不小于高频变压器的工作频率f。
[0096] 所述非门(包括第一非门501、第二非门502、第三非门503)；与门(包括第一与门601、第二与门602)均为逻辑器件，具有逻辑运算能力。在选用时，应满足其对于输入输出路数的要求，其中，非门为单输入单输出器件、与门为三输入单输出器件。
[0097] 所述死区控制器800为具有预设死区时间功能的器件，在本发明中死区时间预设为0.02/f，f为高频变压器的工作频率。
[0098] 乘法器100与第一电压采样装置V1sense、第一电流采样装置I1sense、第二比较器402、微分器200相连，将接受到的光伏输出电压信号VPV、光伏输出电流信号IPV转换成光伏组件输出功率信号PPV。
[0099] 所述控制器900为具有存储功能的信号处理器件，例如ATMEL公司的C51系列单片机、AVR单片机等。
[0100] 控制器900与第一比较器401、PI控制器300、第二比较器402相连。控制器900内预设有充放电电流基准信号Iref、充电参考电压信号VBATmin、放电参考功率信号PPVmin。其中，充放电电流基准信号Iref在数值上满足等式Iref＝0.3C，C是本发明所接蓄电池组的容量；充电参考电压信号VBATmin在数值上满足等式VBATmin的值＝0.7VBATmax，VBATmax是本发明所接蓄电池组输出电压的最大值；放电参考功率信号PPVmin在数值上满足等式PPVmin的值＝2
0.2PPVmax，PPVmax是本发明所接光伏电池组件在光照强度(1000W/m )所能输出的最大功率。
[0101] PI控制器300与第二电流采样装置I2sense、控制器900相连。PI控制器300的一个输入端与控制器900的基准电流输出端相连，接收控制器输出的充放电基准电流信号Iref，PI控制器300的另一个输入端经第二电流采样装置I2sense连接到蓄电池组端口(BAT-)；PI控制器300的输出端连接到第一脉宽调制器701的输入端。PI控制器300将控制器900输出的充放电基准电流信号Iref和第二采样装置输出的蓄电池组充放电电流信号IBAT转换成电流误差信号，并将电流误差信号输出到第一脉宽调制器701。
[0102] 第一脉宽调制器701与PI控制器300、第一与门601、第二与门602相连，将PI控制器传递过来的电流误差信号转换成脉宽调制信号。第一脉宽调制器701是单输入双输出的器件。第一脉宽调制器701的输入端与PI控制器300的输出端相连，第一脉宽调制器701的输出端输出的脉宽调制信号分成两路：一路输出到第一与门601的第三输入端；另一路输出到第二与门602的第一输入端。
[0103] 第一比较器401与控制器900、第六功率开关管Q6、第二非门502、第一与门601、第二电压采样装置V2sense相连，将充电参考电压信号VBATmin与蓄电池组电压信号VBAT做比较，将比较后的结果转换成第六PWM信号PWM6。当 时，第六PWM信号PWM6为零电压信号，当VBAT＜VBATmin时，第六PWM信号PWM6为正电压信号。第一比较器401的正输入端与控制器900的参考电压输出端相连，接收控制器输出的充电参考电压信号，第一比较器401的负输入端经第二电压采样装置V2sense连接到蓄电池组端口(BAT+)，接收第二电压采样装置V2sense输出的蓄电池组电压信号VBAT。第一比较器401的输出端输出的第六PWM信号PWM6分成三路：一路输出到第一与门601的第一输入端；一路与第六功率开关管Q6的第一端相连，将输出的第六PWM信号PWM6传递到第六功率开关管Q6的第一端，控制第六功率开关管Q6的通断；一路输出到第二非门502的输入端。
[0104] 第二比较器402与控制器900、乘法器100、第二与门602、第一非门501、第五功率开关管Q5相连，将放电参考功率信号PPVmin与光伏组件输出功率信号PPV做比较，将比较后的结果转换成第五PWM信号PWM5。当 时，第五PWM信号PWM5为零电压信号，当PPV＜PPVmin时，第五PWM信号PWM5为正电压信号。第二比较器402的正输入端与控制器900的基准功率输出端相连，接收控制器输出的放电参考功率信号PPVmin，第二比较器402的负输入端与乘法器100的输出端相连，接收乘法器100输出的光伏组件输出功率信号PPV。第二比较器402的输出端输出的第五PWM信号PWM5分成三路：一路输出到第二与门602的第二输入端；一路输出到第五功率开关管Q5的第一端，控制第五功率开关管Q5的通断；一路输出到第一非门501的输入端。
[0105] 第一非门501与第二比较器402、第一与门601相连，将第二比较器402传递过来的第五PWM信号PWM5进行非运算，得到第一非门信号输出到第一与门601的第二输入端。
[0106] 第二非门502与第一比较器401、第二与门602相连，将第一比较器401传递过来的第六PWM信号PWM6进行非运算，得到第二非门信号输出到第二与门602的第三输入端。
[0107] 第一与门601与第一比较器401、第一非门501、第一脉宽调制器701、第四功率开关管Q4相连，将接收到来自第一比较器401的第六PWM信号PWM6、来自第一脉宽调制器701的脉宽调制信号、来自第一非门501的第一非门信号进行与运算，得到第四PWM信号PWM4。第一与门601是三输入单输出的器件：第一输入端与第一比较器401输出端相连，第二输入端与第一非门501的输出端相连，第三输入端与第一脉宽调制器701的输出端相连。第一与门601的输出端与第四功率开关管Q4的第一端相连，将第四PWM信号PWM4传递到第四功率开关管Q4的第一端，控制第四功率开关管Q4的通断。
[0108] 第二与门602与第二比较器402、第二非门502、第一脉宽调制器701、第三功率开关管Q3相连，将接受到的来自第二比较器402的第五PWM信号PWM5，来自第二非门的第二非门信号、来自第一脉宽调制器701的脉宽调制信号进行与运算，得到第三PWM信号PWM3。第二与门602是三输入单输出的器件：第一输入端与第一脉宽调制器701的输出端相连，第二输入端与第二比较器402的输出端相连，第三输入端与二非门502的输出端相连。第二与门602的输出端与第三功率开关管Q3的第一端相连，将输出的第三PWM信号PWM3传递到第三功率开关管Q3的第一端，控制第三功率开关管Q3的通断，控制第三功率开关管Q3的通断。
[0109] 微分器200与乘法器100和第二脉宽调制器702相连，将接受到的光伏组件输出功率信号PPV微分运算，得到光伏功率微分信号。
[0110] 第二脉宽调制器702与微分器200、死区控制器800、第一功率开关管Q1相连，将接收到的光伏功率微分信号进行调制，得到第一PWM信号PWM1。第二脉宽调制器702是单输入双输出的器件。第二脉宽调制器702的输入端与微分器200的输出端相连，第二脉宽调制器702的输出端输出的第一PWM信号PWM1分成两路：一路与第一功率开关管Q1的第一端相连，控制第一功率开关管Q1的通断；一路输出到死区控制器800的输入端。
[0111] 死区控制器800与第二脉宽调制器702、第三非门503相连，将收到的第一PWM信号PWM1转换成第一死区PWM控制信号，并将第一死区PWM控制信号输出到第三非门503；
[0112] 第三非门503与死区控制器800和第二功率开关管Q2相连，将接收到的第一死区PWM控制信号进行非运算，得到第二PWM信号PWM2。其中，第三非门503是单输入单输出的器件。第三非门503的输入端与死区控制器800的输出端相连，第三非门503的输出端与第二功率开关管Q2的第一端相连，将输出的第二PWM信号PWM2输出到第二功率开关管Q2的第一端，控制第二功率开关管Q2的通断。
[0113] 第一采样装置V1sense、第一电流采样装置I1sense、第二电压采样装置V2sense、第二电流采样装置I2sense均为本专业领域内的通用器件，本发明对它们也无特殊要求。
[0114] 微型光储变换器的工作过程是：
[0115] 控制单元2根据输入端输入的光伏输出电压信号VPV、光伏输出电流信号IPV、蓄电池组端电压VBAT、蓄电池组端口电流IBAT判断微型光储变换器应处于什么工作模式下。
[0116] 更具体的说，乘法器100将VPV和IPV相乘得到光伏输出功率信号PPV，并将PPV输出到第二比较器402的负端和微分器200的输入端。微分器200将光伏功率信号转换成光伏功率微分信号，并将光伏功率微分信号传送至第二脉宽调制器702的输入端。第二脉宽调制器将702接收到的光伏功率微分信号进行调制，得到第一PWM信号，并将第一PWM信号PWM1传送至第一功率开关管Q1的第一端，控制第一功率开关管Q1的通断。同时，第二脉宽调制器702将第一PWM信号PWM1传送至死区控制器800。死区控制器800将接收到的第一PWM信号转换成带有死区时间的第一PWM信号，并将带有死区时间的第一PWM信号PWM1送至第三非门503。第三非门503将带有死区时间的第一PWM信号PWM1进行非运算得到第二PWM信号PWM2，并将第二PWM信号PWM2送至第二功率开关管Q2的第一端，控制第二功率开关管Q2的通断。从而实现了微型光储变换器对所连接的光伏电池组件在当前光照强度下的最大功率跟踪和获取。
[0117] 第二比较器402将从乘法器100接收到的光伏输出功率信号PPV和从控制器900接受到的光伏功率基准信号PPVmin进行比较，将比较后的结果输出到第二与门602的第二输入端和第五功率开关管Q5的第一端。当PPV＞PPVmin时，第二比较器402输出为零电压信号，因而第二与门602的输出结果也为零，第五功率开关管Q5处于关断的状态、第三功率开关管Q3处于关断的状态。当PPV＜PPVmin时，第二比较器402输出为正电压信号，因而第五功率开关管Q5处于开通的状态、第四功率开关管处于关断的状态。
[0118] 第一比较器401将从蓄电池组接口正端(BAT+)经电压采样装置接收到的蓄电池组端电压VBAT和从控制器900接受到的充电参考电压VBATmin进行比较，将比较后的结果输出到第一与门601的第二输入端和第六功率开关管Q6的第一端。当VBAT＞VBATmin时，第一比较器401输出为零电压信号，因而第一与门601的输出结果也为零。因而，第六功率开关管Q6处于关断的状态、第四功率开关管Q4处于关断的状态。当VBAT＜VBATmin时，第二比较器402输出为正电压信号，因而第六功率开关管Q6处于开通的状态，第三功率开关管Q3处于关断的状态。
[0119] PI控制器300将从蓄电池组接口负端(BAT-)经电流采样装置接收到的蓄电池组端口电流IBAT和从控制器900接受到的充放电基准电流Iref转换成误差电流信号，并将误差电流信号传送至第一脉宽调制器701。第一脉宽调制器701将接收到的误差电流信号转换成的充放电PWM信号，并将充放电PWM传送至第一与门601的第三输入端和第二与门602的第一输入端。
[0120] 当PPV＜PPVmin且VBAT＞VBATmin时，第一比较器401的输出为零电压；第二非门502将第一比较器401输出的零点压转换成的正电压，并将此正电压输出到第二与门602的第三输入端。第二比较器402输出为正电压。因而，此时，第二与门602输出第三PWM信号PWM3，并将第三PWM信号PWM3传送至第三功率开关管Q3的第一端。从而实现了微型光储变换器对所连接蓄电池组进行恒流放电的控制。
[0121] 当PPV＜PPVmin且VBAT＜VBATmin时，第二比较器402的输出为正电压；第一非门501将第二比较器402输出的零点压转换成的正电压，并将此正电压输出到第一与门601的第二输入端。第一比较器401输出为正电压。因而，此时，第一与门601输出第四PWM信号PWM4，并将第四PWM信号PWM4传送至第四功率开关管Q4的第一端。从而实现了微型光储变换器对所连接蓄电池组进行恒流充电的控制。
