超級電容在太陽(yáng)能路燈設計中的應用

　　2.2 光伏控制器的分析

　　光伏控制器在設計時(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；但當光照不足時(shí)，若要使蓄電池能夠繼續充電，該控制電路會(huì )導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 )使得光伏路燈系統的發(fā)電效率下降。因此設計控制系統時(shí)需預設弱光段的閾值，以實(shí)現在弱光下能通過(guò)超級電容緩沖來(lái)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可得蓄電池小信號數學(xué)表達式為：

　　穩態(tài)時(shí)，變換器充電電壓為：

　　式中（R1+R2）為蓄電池內阻，R2為常數，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）；可得當達到最大值，此時(shí)最大增益為：