超级电容在太阳能路灯设计中的应用
3.2 充电参数计算
独立式光伏系统在设计时，需要考虑该系统应用场所的日照条件、电线艺电感气设备等。然后根据负载所消耗能量决定光伏电池容量和蓄电池容量。
在独立式太阳能路电感器生产灯系统中，光伏电池的容量选择如下式（8）：
蓄电池的容量选择如下式（9）：
式（8）（9）中I为负载所需电流，T为负载每日工作小时数。Ta为平均日照时间。t为连续雨天数，Ksafe为安全系数，Ksoc为蓄电池容许放电深度，η为变换器效率。按三段式10小时充电法，在恒流充电阶段，充电电流icharge为0.1Cbattery。则恒流充电阶段，充电功率为：
按光伏电池容量可得其满功率工作时输出功率为：
由上，采用超级电容电压滞环比较控制法，超级电容向蓄电池充电一次最短时间为td，根据能量守恒有：
在本系统中光伏控制器和采用boost电路。由式（7）可得根据光伏电池的弱光下最大功率点工作电压计算Von上限。根据蓄电池浮一体电感器充电压及超级电容的漏电流确定Voff。最后可得超级电容的容量：
4 仿真实验
仿真实验示例采用60WLED路灯，按以下参数设计：路灯连续工作时间为8小时，平均日照时间为4小时，安全系数为0.76，光伏控制器效率为0.85，连续雨天数为4日，蓄电池允许放电深度为0.5，充电控制器效率为0.85。若选用48V蓄电池，根据式（9）计算得蓄电池容量为：157Ah。光伏电池发电容量为：188W。选用开路电压为17V的光伏电池。由前面的推导选择Von=40V，Voff=30V。由式（13）计算，为保证每蓄电池充电一次持续时间至少为60s，超级电容值需大于0.127F。
根据以上数据在仿真模型中建立simulink/matlab模型，模型按照图1所示的系统结构建立，采用带有最大功率跟踪的光伏电池控制器，把光伏电池上的电能传输到直接并联超级电容的直流母线上。同时电能通过蓄电池充放电控制器给蓄电池充电。塑封电感如图8所示，该系统的simulink模型主要有PV模块、LED模块、直流母线模块、蓄电池模块、超级电容积分模块、蓄电池充电控制器模块。
如图8，把超级电容值设置为0，则可以仿真直接boost电路充电方式不采用超级电容系统，仿真结果如图9所示，图9（a）、图9（b）分别模拟阴天和晴天光照情况下蓄电池充电电流、及蓄电池电压。在阴天弱光照情况下，系统发电能力受到系统自身损耗影响很大，其启动所需要的光照强度高。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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