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太阳能LED路灯利用光伏板发电,无需使用传统能源,符合当今节能环保的要求,且在偏远地区或者供电能力不足的地区有着极大的实用价值。目前太阳能LED路灯充电系统中存在着充电效率低、弱光条件下储能元件无法有效充电、强光条件下大工作电流使得电路元器件发热严重,影响充电系统的充电效率等问题。针对上述问题,本文分别从充电电路拓扑和充电控制两方面进行优化。首先,将能量型超级电容作为太阳能LED路灯充电系统主要储能元件,能量型超级电容是一种新型绿色储能元件,具有功率密度高、能量密度适中、内阻低,工作温度范围宽等优点,适用于太阳能LED路灯充电系统。然后,充电电路拓扑采用了零电压转换软开关技术的ZVT-Buck电路,以提高充电效率。对ZVT-Buck电路的工作原理进行分析,并仿真验证。其次,针对弱光条件下储能元件无法有效充电的问题,将功率型超级电容作为次要储能元件,并提出一种双模式充电控制策略。该控制策略由普通光照模式、弱光照模式组成,并能够根据光照变化自动切换充电模式。接着,针对强光条件下大工作电流充电使得电路元器件发热严重的问题,提出一种多模式充电控制策略。该控制策略由普通光照模式、弱光照模式和限功率模式组成,根据当前时间、光伏板发电功率和储能元件的电量,合理地选择充电模式,提高电路充电效率,改善电路元器件发热情况。最后,详细计算ZVT-Buck电路拓扑中器件参数,使ZVT-Buck电路能在输入功率为10W~160W范围内实现软开关。根据计算出的器件参数,选择器件具体型号,并设计充电系统原理样机进行试验验证。试验结果验证了ZVT-Buck电路在输入功率20W~160W范围内,与基本Buck电路相比,能显著提高充电效率。提出的控制策略能够灵活切换充电模式,在强光至弱光光照条件下均能对储能元件进行有效充电,并能显著改善电路中功率器件发热情况。