光伏控制器的分析

    光伏控制器在設計時通常采用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，若要使蓄電池能夠繼續(xù)充電，該控制電路會導致光伏電池的工作點脫離zui大功率輸出點，但這樣又會使得光伏路燈系統(tǒng)的發(fā)電效率下降。因此設計控制系統(tǒng)時需預設弱光段的閾值，以實現(xiàn)在弱光下能通過超級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zui低充電電壓，從而使升壓電路的輸出也存在一個zui低電壓。由圖4可得蓄電池小信號數(shù)學表達式為    穩(wěn)態(tài)時，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為變換器在負載端等效電阻，T為周期時間。
由式（3）（4）可得：
    式中D+D′=1，K=Rs/（R1+R2）；可得當達到zui大值，此時zui大增益為：
    由于該電路為升壓電路，Gzui小值為1，可得K取值必須小于0.25。在系統(tǒng)設計時根據(jù)蓄電池參數(shù)，由式（6）算出，能對蓄電池充電的升壓電路zui小輸入電壓為：
   式（7）中，Voc為蓄電池zui低充電電壓。
  若直接采用光伏電池對蓄電池充電，則當光照較弱時，為了追蹤zui大功率，在存在其他干擾因素的同時其輸出電壓會不穩(wěn)定，導致光伏電池在充電時難以保持在Vzmin上，zui后導致系統(tǒng)在該光照范圍內(nèi)不能對蓄電池正常充電。如圖6中兩曲線分別為晴、陰兩種情況下100W光伏電池可產(chǎn)生的zui大功率曲線；陰天的時候，光伏電池在zui大功率跟蹤情況下，輸出功率在較低功率B、C區(qū)間內(nèi)抖動，造成對蓄電池充電不可控。本文通過采用超級電容，把這部分不穩(wěn)定的輸出能量蓄積起來，再到滿足一定的電壓條件時，通過升壓電路把超級電容中的能量釋放到蓄電池。這種采用超級電容的方式可以提高在弱太陽光照下的發(fā)電效率。
詳圖：www.mlcc1。。ｃｏｍ