太陽能電池升壓電路的設(shè)計與仿真

摘 要： 根據(jù)太陽能電池在光照不足時無法對蓄電池正常充電的情況，經(jīng)過分析，確定采用Boost電路的DC-DC變換電路來解決太陽能電池的不穩(wěn)定問題。針對DC-DC變換電路的特點，設(shè)計了電源輸入電路、脈寬調(diào)制電路以及推挽電路，應(yīng)用Multisim軟件對電路進(jìn)行了仿真。各部分電路的仿真結(jié)果證明了該方案的可行性。
關(guān)鍵詞： 太陽能；DC-DC；Boost電路；脈寬調(diào)制

　隨著太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，太陽能電池已在交通、通信、家庭燈具電源、衛(wèi)星、航天器的電源系統(tǒng)等很多領(lǐng)域被廣泛使用。它是一種很有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性等優(yōu)點。但太陽能電池也存在不穩(wěn)定性，這將導(dǎo)致在晝夜、不同天氣等條件下對負(fù)載正常供電產(chǎn)生影響，同時，在日照不足時蓄電池的儲能也存在不能工作的問題。針對這個問題，國內(nèi)也有關(guān)于太陽能電池升壓控制電路的相關(guān)設(shè)計，但只給出了主體設(shè)計及充電電路，未進(jìn)行深入的分析與驗證。本文根據(jù)DC-DC變換電路的特點，設(shè)計了電源輸入電路、脈寬調(diào)制電路以及推挽電路，通過Multisim軟件對各部分電路進(jìn)行仿真，驗證了該方案的可行性。
1 設(shè)計方案
　單節(jié)太陽能電池最低電壓一般在0.4 V~0.7 V之間，將20節(jié)太陽能電池串聯(lián)起來，當(dāng)光照不足時，該電源產(chǎn)生的電壓約為9 V，為了將電壓升高至14 V，直接對12 V的蓄電池充電，本文設(shè)計了一款DC-DC升壓電路，該電路主要由脈寬調(diào)制控制和推挽電路兩部分組成，主要設(shè)計框圖如圖1所示。

　由圖1可見，太陽能電池輸出的直流電壓經(jīng)濾波除掉噪聲干擾后，由脈寬調(diào)制控制器實現(xiàn)脈寬調(diào)制。經(jīng)推挽變換器和濾波電路后輸出直流電壓。輸出電壓與反饋控制電路進(jìn)行比較，如輸出電壓為14 V，可直接對蓄電池充電；如小于14 V，則經(jīng)升壓電路升壓至14 V后對蓄電池充電，由此可保持電源持續(xù)工作。
2 電路的設(shè)計與仿真
2.1 電源輸入濾波電路設(shè)計
　電源輸入濾波電路主要是抑制直流公共電源噪聲耦合，去除串入電源的外來干擾噪聲，并可抑制電路自身因電流或電壓變化產(chǎn)生的噪聲對鄰近電路之間通過電源的耦合干擾。電路中C2采用低阻電解電容，C1采用高頻特性好的瓷片或聚苯乙烯電容[1]，如圖2所示。

2.3 推挽變換器的設(shè)計