專利名稱：一種降壓型太陽能led路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電カ電子應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法。
背景技術(shù)：
近年來，全球能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出，這對照明電源也提出了更高的要求，LED以其高效、長壽命、無污染等特點，被視為替代傳統(tǒng)燈具的理想光源，同時太陽能作為ー種新興的綠色能源，正得到迅速的推廣應(yīng)用。對于太陽能LED路燈，不同于傳統(tǒng)的路燈，不能用交變的市電直接驅(qū)動，而是由太陽能電池板作為供電源，經(jīng)DC-DC變換得到合適LED路燈的恒壓或恒流驅(qū)動，傳統(tǒng)的DC-DC變換電路主要有Buck電路、Boost電路以及uk電路,Buck型DC-DC變換器，由于太陽能電池輸出電壓往往大于負載(如蓄電池)端電壓，而且輸出電壓脈動較小，所以其應(yīng)用最為廣泛。在一些空間電源設(shè)備的供電系統(tǒng)中，往往采 用低壓大電流充電控制技術(shù)，因此普遍采用Buck型DC-DC變換器。Boost電路與Buck電路互補，它只能實現(xiàn)太陽能電池輸出電壓升高變換，雖然Boost變換器輸入端無需電容就可以始終工作在電流連續(xù)的狀態(tài)下，但是它的輸出波紋較大；Buck/B00St電路可以得到較寬的輸出電壓范圍，其輸出電壓可低于也可高于輸入電壓，但該電路增加了功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，并且輸入和輸出端電流脈動量都很大，通常輸入端與輸出端還需加濾波器，對于中小規(guī)模的光伏發(fā)電系統(tǒng)不很實用；uk電路在輸入端和輸出端均有電感,能顯著減小輸入和輸出電流的脈動，但其也増加了電路功率開關(guān)管的電壓應(yīng)力，同時由于其電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，采用電容來傳送能量，系統(tǒng)的可靠性降低。由于LED路燈要求低壓供電，因此采用Buck型DC-DC變換器實現(xiàn)降壓輸出，但傳統(tǒng)的Buck電路，在功率開關(guān)管Q關(guān)斷時，太陽能電池輸出電流不連續(xù)，造成其工作時斷時續(xù)，不能始終處于最佳工作狀態(tài)，導致功率損耗，因此需要在太陽能電池輸入側(cè)并聯(lián)ー個儲能電容C，一旦加入儲能電容，當Buck變換器的功率開關(guān)管斷開時，太陽能電池陣列僅給儲能電容充電，儲能電容電壓(即太陽能電池電壓)升高；當開關(guān)管導通時，儲能電容放電，太陽能電池陣列與儲能電容共同向負載提供能量，儲能電容電壓(即太陽能電池電壓)下降，減小功率損耗。目前，在太陽能電池輸入側(cè)并聯(lián)的這個儲能電容C的容值大小是根據(jù)經(jīng)驗取值，對儲能電容的具體容值計算方法還是空白，這就導致系統(tǒng)儲能電容取值不精確，造成系統(tǒng)不可靠，成本高等缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法，可以精確地得到儲能電容的容值大小，提高降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)的可靠性。本發(fā)明采用技術(shù)方案是太陽能LED路燈供電系統(tǒng)采用Buck型DC-DC變換器主電路結(jié)構(gòu)，在太陽能電池輸入側(cè)并聯(lián)ー個儲能電容C1，當DC-DC變換器主電路中的開關(guān)管關(guān)斷時，太陽能電池給儲能電容C1充電，當開關(guān)管開通吋，儲能電容C1放電，太陽能電池與儲能電容C1共同向負載提供能量，先根據(jù)公式
2H腫=lQ_mm ~ 1PV計算出開關(guān)管開通時的儲能電容G放電電流最大值〖α,—·，
j = I =7 Ai7 = O 21，i為太陽能電池電流，I為太陽能電池輸出電流名頁
定值，4為負載電流，在一個開關(guān)周期內(nèi)，儲能電容電容G充電電流ia在儲能電容等效串聯(lián)電阻於ル上產(chǎn)生正壓降^電電流ん‘在產(chǎn)生負壓降イ艮據(jù)公式らニん+ ^^^—麗得 至統(tǒng)電電流ん，再將充電電流ん代入公式皿も=~^計算出儲能電容等效串聯(lián)電阻ESRci, ^ci_fp為儲能電容C1電壓的脈動值，取= 2% XVxs, Vm為太陽能電池輸出額定電壓；最后根據(jù)經(jīng)驗公式Cf1 = ^^計算得到儲能電容C1值。本發(fā)明提出一種降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法，該方法彌補了電路中儲能電容沒有具體容值計算方法的空白，改善了以往只能根據(jù)經(jīng)驗取值選型的缺陷，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進ー步說明
圖I是太陽能LED路燈供電系統(tǒng)Buck變換器主電路的結(jié)構(gòu)圖
圖2是Buck電路工作波形 圖I中的主要符號名稱KPV —太陽能電池輸出電壓；iPV—太陽能電池輸出電流；ia—儲能電容C1充放電電流;iQ—開關(guān)管電流;八一電感電流一負載電流/C1 ；
圖2中的主要符號名稱Tm—開關(guān)管開通時間Jtjffー開關(guān)管關(guān)斷時間'taL ー電感Z的
脈動電流—太陽能電池輸出電流脈動值;/ο—負載電流；ー開關(guān)管關(guān)斷時儲能電容C1充電電流ん，一儲能電容等效串聯(lián)電阻ぬル卩
具體實施例方式參見圖I :太陽能LED路燈供電系統(tǒng)采用Buck型DC-DC變換器主電路拓撲結(jié)構(gòu)，同時為使太陽能電池輸出電流連續(xù)，減小功率損耗，在太陽能電池輸入側(cè)并聯(lián)ー個儲能電容C10參見圖2 :圖2為Buck電路工作波形，分別給出了功率開關(guān)管Q通斷時間，以及系統(tǒng)工作時Buck電路中電感L的電流八、太陽能電池輸出電流iPV以及儲能電容C1充放電電流ん的波形。在光伏MPPT (最大功率點跟蹤)系統(tǒng)中，一般太陽能電池的輸出電壓和電流脈動值不超過其額定值的2%，即Aitw= 0.024,在這里計算時，可認為太陽能電池MPPT工作電流 ρν近似不變。儲能電容C1可以根據(jù)其電壓脈動來計算，電壓脈動主要由儲能電容等效串聯(lián)電阻ESRci決定
權(quán)利要求
1. 一種降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法，太陽能LED路燈供電系統(tǒng)采用Buck型DC-DC變換器主電路結(jié)構(gòu)，在太陽能電池輸入側(cè)并聯(lián)一個儲能電容C1，當DC-DC變換器主電路中的開關(guān)管關(guān)斷時，太陽能電池給儲能電容C1充電，當開關(guān)管開通時，儲能電容C1放電，太陽能電池與儲能電容C1共同向負載提供能量，其特征是采用如下步驟
全文摘要
本發(fā)明公開一種降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法，先根據(jù)公式計算出開關(guān)管開通時的儲能電容C1放電電流最大值，，，，為太陽能電池電流，為太陽能電池輸出電流額定值，為負載電流，根據(jù)公式得到充電電流iC1，再將iC1代入公式計算出儲能電容等效串聯(lián)電阻ESRC1，為C1電壓的脈動值，取，Vm為太陽能電池輸出額定電壓；最后根據(jù)經(jīng)驗公式計算得到C1值；可以精確地得到儲能電容的容值大小，提高降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H02M3/07GK102684480SQ201210148298
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者廖志凌, 徐東, 梅從立, 王生東 申請人:江蘇大學