应用研究
超级电容储能在独立供电系统中的应用设计
退乾洲常芳汤受鹏
(山东商务职业学院机械工程系山东烟台264670)
摘要：近年来太阳能作为一种清洁的可再生能源，对环境要求相对不高，日益被独立供电系统所看重。超级电容作为新生电能存储器件以其优势特点走进人们视野。本文采用C8051F320控制，以太能最大功率跟踪技术为依托，探求超级电客在储能应用。
关键调：超级电客最大功率跟踪C8051F320 中图分类号：TM531
文献标识码：A
1、引言
文章编号：1007-9416(2011)07-0058-02
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：
近年来，由于常规能源的有限性和分布不均勾性，不能满足经济可持续发展的需要，所以人类将目光集中在了可再生能源上。而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来以备阴雨天和晚上的使用是本文着重解决的间题。本文权衡了各种储能器件，比较其发展前景和优势特点，选择超级电容作为储能装置。 2、超级电客简述
超级电容器是一种高能量密度的无源储能元件，主要是通过电极/电解质界面形成双电层中离子的吸附和脱附，来实现能量的储存与释放。即利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量，大多数超级电容器可以做到法拉级，容值范图可达1~ 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。
超级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荷转移速度决定的。其主要特点表现在：功率密度高、循环寿命长、工作温度范围宽、免维护、绿色环保。
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放电特性。在充放电时，电池具有较稳定的输出电压，而超级电容器的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
太阳能电池板
万方数据
D
电流传感器
C1节
K1
W=CAU".所以通过测量的电压很容易计算超级电容器的存储 2
能量。
与传统蓄电池相比，超级电容对于充/放电电流没有严格的限
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。 3、系统的硬件部分
本设计以超级电容组作为储能设备，以C8051F320为控制芯片，并合理设计其充放电电路，以保证整个系统的稳定性。
3.1独立供电系统的总体结构
独立供电系统由太阳能电池板、超级电容和控制器组成。控制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进行管理：超级电容组作为储能设备，通过DC/DC电源芯片输出移定的直流电压并为控制器本身供电。系统结构如图1。
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，并由驱动芯片TC4427EPA驱动，稳压器U1.U2选用LM2576，DC/DC变换器选用MAX668。
3.2超级电容组的充放电设计
DC/DC变换器
Q1
C2 场效应管驱动
稳压器U1
Q2
>R2
场效应管驱动
MCU
C8051F320
图1系统结构图
电流寿您
超级电容组
Q3 场效应管驱动
稳压器U2
直流负载