[發(fā)明專利]一種降壓型太陽能LED路燈供電系統(tǒng)儲能電容計算方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210148298.1
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102684480A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 廖志凌;王生東;徐東;梅從立
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子應用技術領域，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

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，同時太陽能作為一種新興的綠色能源，正得到迅速的推廣應用。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動，而是由太陽能電池板作為供電源，經DC-DC變換得到合適LED路燈的恒壓或恒流驅動，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，所以其應用最為廣泛。在一些空間電源設備的供電系統(tǒng)中，往往采用低壓大電流充電控制技術，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/Boost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管的電壓應力，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，但其也增加了電路功率開關管的電壓應力，同時由于其電路結構較為復雜，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，在功率開關管Q關斷時，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并聯(lián)一個儲能電容C，一旦加入儲能電容，當Buck變換器的功率開關管斷開時，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并聯(lián)的這個儲能電容C的容值大小是根據(jù)經驗取值，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變換器主電路結構，在太陽能電池輸入側并聯(lián)一個儲能電容C₁，當DC-DC變換器主電路中的開關管關斷時，太陽能電池給儲能電容C₁充電，當開關管開通時，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，先根據(jù)公式????????????????????????????????????????????????計算出開關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，在一個開關周期內，儲能電容電容C₁充電電流i_C1在儲能電容等效串聯(lián)電阻ESR_C1上產生正壓降，放電電流I_C1-dis在產生負壓降，根據(jù)公式得到充電電流i_C1，再將充電電流i_C1?代入公式計算出儲能電容等效串聯(lián)電阻ESR_C1，為儲能電容C₁電壓的脈動值，取，V_m為太陽能電池輸出額定電壓；最后根據(jù)經驗公式計算得到儲能電容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)經驗取值選型的缺陷，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進一步說明：

圖1是太陽能LED路燈供電系統(tǒng)Buck變換器主電路的結構圖：