超级电容储能在独立供电系统中的应用设计
（山东商务职业学院机械工程系山东烟台264670) 迎乾洲常芳汤受鹏
摘要：近平来大阳能作为一种清洁的可再生能源，对环境委求相对不高，日益械按立供电系统所者重，超级电容作为新生电能存储器件议其优势持点走进人们说野，本文采用C8051F320控制，以大阳能最大物率跟踪技术为依托，探求超级电容在储能应用.
关键词：超级电容最大分车限路C851F320
文章编号：1007-9416(2011)07-0058-02
中图分类号：TM531 文融标识码：A
恒电压输出，超级电容器的存储能量与其输出电压的关系为： Ws CNU”所以通过测量的电压很容易计算超级电容器的存储能放. 2
1、引言
近年来，由于常规能源的有限性和分布不均匀性，不能视足经济可持续发展的需要，所以人类将目光案中在了可再生能源上，面 太阳能作为一种清洁的可再生能源，日益被独立供电系统所看重.由于太阳能受日照和天气的影响，如何将太阳能存储起案以备阴雨 天和晚上的使用是本文看重解决的问题，本文权衡了各种储能器件，比较其发展前嵌和优劳特点，选择超级电容作为储能装置，
制，能更好的适应太阳能电池发电能力波动范围较大的特点. 与传统蓄电池相比，超级电容对于充/放电电流设有严格的限
3、系统的硬件部分
片，并合理设计其充放电电路，以保证整个系统的稳定性， 本设计以超级电容组作为储能设备，以C8051F320为控制芯
2、超级电容简述
极/电解质界面形成双电层中离子的吸附和脱附，来实现能量的储 超缓电容器是一种高能量密度的无源储能元件，主要是通过电超大的容量，大多数超级电容器可以做到法控级，容值在围可达1~ 存与释纹，即利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得5000F，并且在使用时，可以通过串联或者并联以提高耐压和容量.
3.1独立供电系统的总体结构
独文供电系统由太阳能电池板，超级电容和控制器组成，控制功率点跟踪，最大效率的存储太阳能，并对超级电容和系统的安全 器通过对太阳能电池板的电压及电流的采集，实现太阳能电池最大进行管理：超缓电容组作为储能设备，通过DC/DC电源芯片输出稳定的直流电压并为控制器本身供电，系统结构如图1
超缓电容的最大充放电性能是由活性物质表面的离子取向和电黄转移速度决定的.其主要特点表现在：功率密度高，循环寿命 长、工作疆度范图宽、免维护、绿色环保.
设计主要为12V的直流负载供电，电流传感器选用MAX472，场效应管Q1.Q2.Q3选用IRF540，井由驱动芯片TC4427EPA驱动， 稳压都U1.U2选用LM2576 DC/DC变换器选用MAX668
超级电容器作为能量储存器件具有与可充电电池不同的充款输出电压随电能容量减少面下降，必须通过DC/DC转换才能变成 电特性，在充放电时，电池具有较稳定的输出电压，而超缓电容器的
3.2超级电容组的充放电设计
图1系统结构图
设计总体思路是：利用C8051F320的捕提/比较模块产生PWM调节充电电流以实现最大功率跟踪，以最大效率对超级电容组充 电：通过控制MCU的L/O口线，实现放电装置的通断，以保证系统非正需情况下供电.
断，设置场效应管Q2管理对控制器的供电，系统的流程如图2.
5、设计结论及分析
C8051F320控制器完成了在太阳能最大功率点时的信号采集，最大 本看新能源超级电容在新领城的应用研究，本设计采用数率的完成了超级电容的充电，井设置电压门限，保证了系统持续稳定供电，特别是超级电容作为新生储能元件，以其优劳特点，更广 的应用领城的开发将使其具有更好的应用前景.
设计中，满足用电量的需求，由公式P= CAU”，可得超缓电 2. 1虐，特设置场效应管Q1.Q2家管理负载和控制器的通断，超级电容 容组的电容量，基于对系统造价（超级电容值大小与价格有关）的考组的电压和电流分别通过分压电附，电流传感器选至单片机，并与 单片机内部预设电压U、U作比较，在Q1，Q2作用下完成对负加驱动芯片，面TC4427EPA峰值输出电流可达1.5A，输人电源电压 载和控制器的通断，但单片机工作电压不足以驱动场效应管，故需工作花围-4.SV至18V，满足设计要求，
参考文献
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超级电容组的电压在充放电过程中量不稳定的状态，随充电面升高，随放电面减小，设计深用稳压器U1.U2对超级电容电压进行升降压稳压后对负或和控制器供电，考虑最大限度的使用超级电容 所储存的电能，设计希望稳压芯片的输人最小电压尽可能的小，因此设计选用LM2576稳压芯片（输人电压范图为1.23~37V）.
设计参数：超缓电容组24V.175F，-1.6V，=1.5V，单品硅太阳能电池2W.18V.
4、系统的软件设计
系统采用太阳能作为发电器件，由光伏电池的P-V 输出特性可知，随着端电压由0逐渐增大，输出功率星现 先升高后降低的态势，因此，如何实时调整光伏电池的工 为最大效平的存储太阳能，作点，使其始终工作在最大功率所对应的电压值附近， 即实现最大功率源踪(MPPT）是系统解决的主要问题.
图7数字合成正弦波电路输出波形
实现最大功率跟踪的方法，原理是每隔一定的时间 法很多，系统选用抗动现察增加或者减少光伏阵列验出 电压，并观测之后其输出功率变化方向，来决定下一步 的控制信号，即先给出一个抗动输出电压信号（Upwa动之前的功率值相比，若功 U).再测量其功率变化，与批正确，可继续向网-（aU） 率值增加，则表示抗动方向方向扰动，若扰动后的功率 值小于扰动前，则往反（-△池输出功率趋于最大，即 U)方向找动，直至太阳能电dP
4、结语
Multisiml1软件提供了丰富的元器件仿真模聚，测试仅器和功证，为电子电路系统设计提供了一种高效的仿真平台，本文结合数 能强大的仿真功能，能够快速，轻松，高效地对电路进行设计和验字合成正弦波电路的设计，将计算机仿真软件Multiim11引人到电 路设计中，给电路设计、仿真，测试带来了概大的方便，使电子线路的设计、性能参数的仿真等繁喷的任务变得轻真易举.板大地提高 了设计电子电路系统的效率，降低设计成本，对于电子电路的教学演示和实际设计都具有很大的键助作用67]
参考文献
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本文通过比较太阳能电地板当前输出功率和第一次 输出功率，按照找动观赛法级电容充电，在放电过程中， 调整得到最大功率点，对题设置场效应管Q3管理负载的通
中的应用[J].实验技术与管理2008.8.
图2系统的流程图
