太阳能电池升压电路的设计与仿真

摘 要： 根据太阳能电池在光照不足时无法对蓄电池正常充电的情况，经过分析，确定采用Boost电路的DC-DC变换电路来解决太阳能电池的不稳定问题。针对DC-DC变换电路的特点，设计了电源输入电路、脉宽调制电路以及推挽电路，应用Multisim软件对电路进行了仿真。各部分电路的仿真结果证明了该方案的可行性。
关键词： 太阳能；DC-DC；Boost电路；脉宽调制

　随着太阳能发电技术的发展，太阳能电池已在交通、通信、家庭灯具电源、卫星、航天器的电源系统等很多领域被广泛使用。它是一种很有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性等优点。但太阳能电池也存在不稳定性，这将导致在昼夜、不同天气等条件下对负载正常供电产生影响，同时，在日照不足时蓄电池的储能也存在不能工作的问题。针对这个问题，国内也有关于太阳能电池升压控制电路的相关设计，但只给出了主体设计及充电电路，未进行深入的分析与验证。本文根据DC-DC变换电路的特点，设计了电源输入电路、脉宽调制电路以及推挽电路，通过Multisim软件对各部分电路进行仿真，验证了该方案的可行性。
1 设计方案
　单节太阳能电池最低电压一般在0.4 V~0.7 V之间，将20节太阳能电池串联起来，当光照不足时，该电源产生的电压约为9 V，为了将电压升高至14 V，直接对12 V的蓄电池充电，本文设计了一款DC-DC升压电路，该电路主要由脉宽调制控制和推挽电路两部分组成，主要设计框图如图1所示。

　由图1可见，太阳能电池输出的直流电压经滤波除掉噪声干扰后，由脉宽调制控制器实现脉宽调制。经推挽变换器和滤波电路后输出直流电压。输出电压与反馈控制电路进行比较，如输出电压为14 V，可直接对蓄电池充电；如小于14 V，则经升压电路升压至14 V后对蓄电池充电，由此可保持电源持续工作。
2 电路的设计与仿真
2.1 电源输入滤波电路设计
　电源输入滤波电路主要是抑制直流公共电源噪声耦合，去除串入电源的外来干扰噪声，并可抑制电路自身因电流或电压变化产生的噪声对邻近电路之间通过电源的耦合干扰。电路中C2采用低阻电解电容，C1采用高频特性好的瓷片或聚苯乙烯电容[1]，如图2所示。

2.3 推挽变换器的设计