Boost级联Buck变换器优化的光伏超级电容器充电策略

本文主要探讨了在光伏发电系统中如何通过优化超级电容器的充电策略来提高系统的整体效率。文章首先介绍了超级电容器作为新型储能技术的优势，特别是在提高光伏发电系统功率密度和稳定输出方面的重要性。光伏电池的输出功率受光照强度、环境温度和负载影响，因此最大功率点跟踪（MPPT）控制是关键，以确保在给定条件下获得最高发电效率。 文章的核心部分是提出了基于Boost级联Buck变换器（BoCBB）的充电系统设计。BoCBB结构旨在解决传统的单级DC/DC变换器在给超级电容器充电时可能出现的问题，如电压波动导致的充电效率低和功率损耗。BoCBB包括前级Boost变换器用于MPPT控制，后级Buck变换器采用分段式充电策略，以适应超级电容器的不同电压需求，减少充电过程中的能量损失。 作者引入了改进型RC模型来更精确地模拟超级电容器的工作状态，考虑到了漏电流的影响。通过一阶全响应电路理论，研究了不同充电方法对超级电容器充电效率的影响，并选择了BoCBB作为解决方案。在模型的基础上，作者设计了电流环控制器，以控制主电路的电流，确保平稳且高效的充电过程。 仿真分析部分展示了在不同光照条件下，所提出的充电策略如何有效地提升了光伏电池对超级电容器的充电效率。通过搭建实验平台，进行了两组对比实验，结果证实了所提出的充电策略的有效性和优越性。这篇文章深入研究了超级电容器在光伏发电系统中的应用，并提出了一种创新的充电策略，有助于提高整个系统的性能和经济效益。