超级电容在太阳能路灯设计中的应用

　　图4为蓄电池等效电路模型，根据此图可以看出蓄电池存在最低充电电压，从而使升压电路的输出也存在一个最低电压。由图4可得蓄电池小信号数学表达式为：

　　稳态时，变换器充电电压为：

　　式中（R1+R2）为蓄电池内阻，R2为常数，R2随不同的充电电流和电荷容量变化而变化。

　　boost工差模电感作电路如图5所示，根据电感L伏秒平衡和电容C充放电能量守恒有：

　　其中Vs为输入电源电压，D为PWM波占空比D+D′=1，icharge为蓄电池充电电流，U为充电电压，Rs为变换器在负载端等效电阻，T为周期时间。

　　由式（3）（4）可得：

　　式中D+D′=1，K=Rs/（R1+R2）；可得当达到最大值，此时最大增益为：

　　由于该电路为升压电路，G最小值为1，可得K取值必须小于0.25。在系统设计时根据蓄电池参数，由式（6）算出，能对蓄电池充电的升压电路最小输入电压为：

　　式（7）中，Voc为蓄电池最低充电电压。

　　电感器生产若直接采用光伏电池对蓄电池充电，则当光照较弱时，为了追踪最大功率，在存在其他干扰因素的同时其输出电压会不稳定，导致光伏电池在充电时难以保持在Vzmin上，最后导致系统在该光照范围内不能对蓄电池正常充电。如图6中两曲线分别为晴、阴两种情况下100W光伏电池可产生的最大功率曲线；阴天的时候，光伏电池在最大功率跟踪情况下，输出功率在较低功率B、C区间内抖动，造成对蓄电池充电不可控。本文通过采用超级电容，把这部分不稳定的输出能量蓄积起来，再到满足一定的电压条件时，通过升压电路把超级电容中的能量释放到蓄电池。这种采用超级电容的方式可以提高在弱太阳光照下的发电效率。

　　3 充电控制策略及超级电容参数

　　3.1 充电控制策略

　　图7为蓄电池充电控制策略。该策略在低光照情况下采用超级电容电压的滞环比较控制策略，以超级电容两端电压作为反馈采样信号。若超级电容两端电压低于设定下限值Voff，则停止向蓄电池充电，光伏控制器采用最大功率跟踪对超级电容充电；当超级电容电压充到足够大为Von时（Von>Voff），以蓄电池的三段式10小时充电法向蓄电池充电；若此时持续低光照，则当超级电容电压重新下降到下限值Voff时，再次停止向蓄电池充电，如此循环；在足够光照情况下，当超级电容的电压超过Von时，系统对蓄电池以三段式10小时充电法充电，同时超级电容电压也会继高频电感器续上升，这时平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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