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太阳能电动车超级电容MPPT技术研究
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2018-07-31 09:21:47

    摘要:在太阳能电动车方面,就必须讲到超级电容这个储能器件,它有着很显著的优点,但也存在弊端,其在工作期间非常容易干扰到电动车的电机驱动供电,这就会影响到电动车的续航能力。本文主要介绍太阳能电动车超级电容MPPT技术,并对其充电系统进行较深层的分析。

    1 超级电容
    超级电容是近阶段才应用在不同的领域,跟其他已存在的电容器相对比(表1),它的静电容量可以做到数万F,而且它的功率密度是最大的,还有就是循环充电的次数是其他的好几倍。

    2 太阳能电动车光伏系统分析
    太阳能电动车的动力源中,光伏发电系统是比较重要的部分,它的作用就是帮助电容驱动电机,当电动车运动时为超级电容补充电量,能够大幅度的提高电动车行驶里程。光伏电池既不是恒压源,也不是恒流源,而是一类非线性的直流电源。它最主要的影响因素就是环境,这其中分为2个方面:太阳中的光照程度;电池的表面温度。光伏电池的输出功率肯定会随着光照强度的增加而加大,而表面温度与输出功率却成反比。通过对光伏电池的仿真探究,其作用就是让它能够应用于不同的实际光伏电池的模拟仿真,这对科学家的探讨有着积极的意义。

    3 太阳能电动车光伏电池的MPPT控制
    3.1 MPPT的控制原理分析
    由于在光伏电池的输出有一个非常显著的特点,那就是非线性,并且它还会受光照强度、环境温度以及本身所承载的状况等多方面的因素制约。通过科学家的探索知道,光伏电池的输出电压多少取决于温度,光伏电池的输出电流则由光照强度制约。通过实验对这些因素逐个探究,发现在固定的光照强度和温度下,并给其一个固定的电压值,就可以得到光伏电池的最大输出功率,但这个数值会因为附近的环境条件改变而变化。太阳能电动车为了可以利用太阳能,就必须研究光伏电池最大功率,所以MPP下原理的核心就由此而来(表2)。

    太阳能电动车有着许多系统,现在谈论的光伏系统中,DC-CD交换器是MPPT控制器最经常采用的。这种交换器主要分为2类:第一种就是降压Buck变换器;另一种就是Boost变换器。后者所说的变换器在其端口连接着一个储能电器,在这样的状态下就能够使其在电感上变为直流,所以只要在Boost变换器中加入少量的电容即可。实验表明,后者变换器的效率高于前者,所以在光伏系统中主要研究的是Boost变换器的主电路。

    4 太阳能电动车最大功率跟踪器和辅助电路设计
    4.1太阳能电动车最大功率跟踪设计
    在上面所提到的Boost变换器,之所以可以让直流电压得到提高,是因为电感储能有着电压提升的能力。MPPT的跟踪器就是通过BOOST变换器来起作用的,其最大能力就是可以做到阻抗匹配,让光伏电池的输出功率达到目标的最大化。在这种交换器中,如果可以省略掉电路中电量的耗损,那么电源中的能量全部是由负载所消耗。当此种交换器的阻抗为一个固定数值时,这样占空比就会越大。
    4.2太阳能电动车辅助电路设计
    在研究目标中,为了可以让装置有着良好的运行效果和安全可靠性,保证电子器件在工作的运行过程中可以达到完美状态,就必须采取性能非常良好的驱动电路。驱动电路是电子主电路和控制电路的接口,在缩短时间和降低消耗方面有着重要的作用。同时还要考虑系统接收信号的完整性,这就要使用超级电容电压和超级电容温度等,所以在对电路的设计时要考虑电压和电容两种信号。

    5 结束语
    本文以太阳能电动车MPPT技术为核心,在光伏电池的最大功率方面作了深度剖析,通过这方面的探讨可以发现超级电容有着明显的优势,对取代蓄电池有着非常美好的前景。但是在续航能力方面有着弊端,需要技术的突破。在利用光伏电池为超级电容提供能量,同时用太阳能在电动车运动时为超级电容充电,具有非常广泛的应用性。
 

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