超級(jí)電容在太陽能路燈設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　2.2 光伏控制器的分析

　　光伏控制器在設(shè)計(jì)時(shí)通常采用boost升壓電路，以產(chǎn)生比光伏電池板兩端更高的電壓，以利于向蓄電池充電；但當(dāng)光照不足時(shí)，若要使蓄電池能夠繼續(xù)充電，該控制電路會(huì)導(dǎo)致光伏電池的工作點(diǎn)脫離最大功率輸出點(diǎn)，但這樣又會(huì)使得光伏路燈系統(tǒng)的發(fā)電效率下降。因此設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)需預(yù)設(shè)弱光段的閾值，以實(shí)現(xiàn)在弱光下能通過超級(jí)電容緩沖來保證蓄電池正常充電的目的。

　　圖4為蓄電池等效電路模型，根據(jù)此圖可以看出蓄電池存在最低充電電壓，從而使升壓電路的輸出也存在一個(gè)最低電壓。由圖4可得蓄電池小信號(hào)數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

　　穩(wěn)態(tài)時(shí)，變換器充電電壓為：

　　式中（R1+R2）為蓄電池內(nèi)阻，R2為常數(shù)，R2隨不同的充電電流和電荷容量變化而變化。

　　boost工作電路如圖5所示，根據(jù)電感L伏秒平衡和電容C充放電能量守恒有：

　　其中Vs為輸入電源電壓，D為PWM波占空比D+D′=1，icharge為蓄電池充電電流，U為充電電壓，Rs為變換器在負(fù)載端等效電阻，T為周期時(shí)間。

　　由式（3）（4）可得：

　　式中D+D′=1，K=Rs/（R1+R2）；可得當(dāng)達(dá)到最大值，此時(shí)最大增益為：