摘  要： 根據太陽能電池在光照不足時無法對蓄電池正常充電的情況，經過分析，確定采用Boost電路的DC-DC變換電路來解決太陽能電池的不穩定問題。針對DC-DC變換電路的特點，設計了電源輸入電路、脈寬調制電路以及推挽電路，應用Multisim軟件對電路進行了仿真。各部分電路的仿真結果證明了該方案的可行性。
關鍵詞： 太陽能；DC-DC；Boost電路；脈寬調制

　隨著太陽能發電技術的發展，太陽能電池已在交通、通信、家庭燈具電源、衛星、航天器的電源系統等很多領域被廣泛使用。它是一種很有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性等優點。但太陽能電池也存在不穩定性，這將導致在晝夜、不同天氣等條件下對負載正常供電產生影響，同時，在日照不足時蓄電池的儲能也存在不能工作的問題。針對這個問題，國內也有關于太陽能電池升壓控制電路的相關設計，但只給出了主體設計及充電電路，未進行深入的分析與驗證。本文根據DC-DC變換電路的特點，設計了電源輸入電路、脈寬調制電路以及推挽電路，通過Multisim軟件對各部分電路進行仿真，驗證了該方案的可行性。
1 設計方案
　單節太陽能電池最低電壓一般在0.4 V~0.7 V之間，將20節太陽能電池串聯起來，當光照不足時，該電源產生的電壓約為9 V，為了將電壓升高至14 V，直接對12 V的蓄電池充電，本文設計了一款DC-DC升壓電路，該電路主要由脈寬調制控制和推挽電路兩部分組成，主要設計框圖如圖1所示。

　由圖1可見，太陽能電池輸出的直流電壓經濾波除掉噪聲干擾后，由脈寬調制控制器實現脈寬調制。經推挽變換器和濾波電路后輸出直流電壓。輸出電壓與反饋控制電路進行比較，如輸出電壓為14 V，可直接對蓄電池充電；如小于14 V，則經升壓電路升壓至14 V后對蓄電池充電，由此可保持電源持續工作。
2 電路的設計與仿真
2.1 電源輸入濾波電路設計
　電源輸入濾波電路主要是抑制直流公共電源噪聲耦合，去除串入電源的外來干擾噪聲，并可抑制電路自身因電流或電壓變化產生的噪聲對鄰近電路之間通過電源的耦合干擾。電路中C2采用低阻電解電容，C1采用高頻特性好的瓷片或聚苯乙烯電容[1]，如圖2所示。

2.3 推挽變換器的設計

　推挽電路結構如圖4所示，它由逆變器（DC-AC）、高頻整流濾波電路（AC-DC）及控制驅動電路組成。兩個高頻開關三極管TIP41A和變壓器組成推挽逆變電路，將直流輸入變換為高頻方波脈沖，其中，開關三極管也有電流放大的作用，二次側輸出的高頻正負脈沖電壓經二極管整流成2倍于開關管頻率的正向脈沖[3-4]。
　對推換電路進行仿真，結果如圖5所示。由圖可知，開關管在關斷瞬間會產生很高的電壓尖峰脈沖，反向恢復過程中也會出現很高的反向恢復電壓尖峰脈沖。這是

　濾波電路參數設定后，用Multisim軟件進行仿真，結果如圖8所示。由仿真波形可以看出，該電路能在極短時間內升壓至設定電壓值，而且經過LC濾波電路平滑高頻，輸出穩定直流電壓，可見該升壓電路對輸入電壓有很好的調節作用；對所設計的緩沖、濾波等電路的電子元件的選擇是合理的；功率器件也符合該升壓電路的設計要求。由此可以說明，本文的設計方法正確，結果符合設計要求。

　本文以太陽能電池升壓電路為研究對象，根據太陽能的不穩定性問題，確定了以Boost電路的DC-DC變換電路為解決方案。對濾波電路、脈寬調制電路、推挽變換器和整流濾波電路進行了分析和設計。用Multisim軟件對電路進行了仿真，結果證明本文的設計在理論上是可行的。該設計性能可靠、結構相對簡單、成本低、重量輕、體積小，具有較大的應用潛力。
參考文獻
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