3.2 超级电容器等效电路模型

　　等效电路模型对超级电容器储能系统的分析和设计都很重要，工程用等效电路模型应该能够尽可能多的反映其_内部物理结构特点，而且模型中的参数应容易测量。

　　最简单的超级电容器等效模型，是只有一个阻容单元构成的RC模型，如图2(a)所示，包括理想电容器C、等效串联内阻Rs、等效并联内阻Rp。等效串联内阻Rs表示超级电容器的总串联内阻，在充放电过程中会产生能量损耗，一般以热的形式表现，还会因阻抗压降而使端电压出现波动，产生电压纹波。等效并联内阻Rp反映7超级电容器总的漏电情况，一般只影响长期储能过程，也称为漏电电阻。文献[9]对超级电容器的自放电回路的时间常数进行了测试，长达数十小时至上百小时，远远高于充放电时间常数。而且，在实际应用中，超级电容器一般通过功率变换器与电源连接，并处于较快的和频繁的充放电循环过程中，因此，Rp的影响可以忽略。因此，可以进一步将超级电容器模型简化为理想电容器和等效串联内阻的串联结构，如图2(b)所示。

　　RC等效模型结构简单，能够较准确地反映出超级电容器在充放电过程中的外在电气特征，将器件并联或串联不会影响其特性。因此，超级电容器组的等效电路也可以近似为RC结构，其等效串联内阻Rarray：

　　其中，Ns为串联器件数，Np为并联支路数。

　　3.3 超级电容器储能系统

　　在系统中，超级电容器具有两大功能。首先，作为能量储存装置，在白天时储存光伏电池提供的能量，在夜间或阴雨天光伏电池不能发电时向负载供电;其次，与光伏电池及控制器相配合，实现MPPT。

　　超级电容器储能系统主要由太阳能电池板，超级电容器，开关，DC-DC变换器，放电回路及检测控制电路几部分组成。图3为超级电容器储能系统的原理框图如图3所示。

　　4 控制器主回路及其工作原理

　　4.1 MPPT控制方法

　　光伏电池最大功率点控制方法有很多种，如CVT(恒压控制)，电压扰动法(也称登山法)，导纳增量法，二次插值法等，各有优缺点。本设计采用的是电压扰动法，此方法控制思路简单，容易实现，可实现对最大功率点跟踪的控制，提高系统的利用率。

　　电压扰动法的原理是通过将本次光伏方阵的输出功率和上次的相比较，来确定是增加还是减小光伏方阵工作电压来实现MPPT。如图4所示，若△P>0，说明光伏电池工作在峰值电压左侧，则需要继续增大工作电压，从左边向最大功率点靠近;若△P<0，则说明光伏电池工作在峰值电压右侧，需减小工作电压，从右侧向最大功率点靠近;若△P=0，则说明光伏电池正处于最大功率点附近，于是保持工作电压不变即可。