風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計

1、 學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）報告系 別： 專 業(yè)： 班 號： 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 生 學(xué) 號： 設(shè)計（論文）題目： 風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈設(shè)計 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè) 計 地 點(diǎn)： 起 迄 日 期： 2013.10.1-2014.6.12 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè) 班級 姓名 一、 課題名稱：風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈設(shè)計 二、主要技術(shù)指標(biāo)（或基本要求）： 1、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)具有對蓄電池充電和向負(fù)載燈供電的作用；2、路燈每天使用10個小時，遇到陰雨天系統(tǒng)可提供備用電力應(yīng)用天數(shù)為3天；3、風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電是相互獨(dú)立的兩個系統(tǒng)，不僅能夠同時向負(fù)載和蓄電池提供直流電能，而且在其中某一發(fā)電系統(tǒng)

2、失效時，另一個發(fā)電系統(tǒng)依然能夠保證對負(fù)載的正常供電；4、風(fēng)光互補(bǔ)路燈控制系統(tǒng)以DSP為控制核心的采用了雙輸入升降壓斬波硬件電路實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能的最大功率輸出 三、主要工作內(nèi)容：1、搜集相關(guān)資料并分析風(fēng)光互補(bǔ)路燈行業(yè)的現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展行情；2、尋找相似案例，確定其方案的可行性；3、通過網(wǎng)絡(luò)、書籍學(xué)習(xí)了解風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的技術(shù)，4、對所需資料進(jìn)行搜集、分析、總結(jié)；5、對風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的整體方案進(jìn)行設(shè)計；6、對風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計；7、撰寫畢業(yè)設(shè)論文計；8、與老師和同學(xué)們進(jìn)行交流、研究、討論，對畢業(yè)設(shè)計修改 四、主要參考文獻(xiàn)：【1】王志新 風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)及應(yīng)用新進(jìn)展M.2008 【2】王

3、長貴 王斯成太陽能光伏發(fā)電實用技術(shù)M.化學(xué)工業(yè)出版社,2005中國電力，2011【3】 王雙 王杰阮映琴 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r分析M.華東電力 ,2010 學(xué) 生 （簽名） 2012年9月 30日 指 導(dǎo) 教 師(簽名) 2012年9月 30日 教研室主任（簽名） 2012年9月 30日 系 主 任（簽名） 2012年9月 30日畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告設(shè)計（論文）題目 風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈設(shè)計1 選題的背景和意義： 太陽能和風(fēng)能與其他常規(guī)能源相比在利用上具有取之不盡、用之不竭、就地可取、分布廣泛、不污染環(huán)境、不破壞生態(tài)、可以再生等有點(diǎn)。將風(fēng)能和太陽能這兩種自然資源結(jié)合起來看，兩者在時間上和地域

4、上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽光最強(qiáng)，風(fēng)很??；夜晚光照很弱，風(fēng)力加強(qiáng)。夏季，太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)小；冬季，太陽光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。晴天，陽光充足；雨天，風(fēng)很大。因此太陽能和風(fēng)能結(jié)合構(gòu)成互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源配置上是最佳的。風(fēng)光互補(bǔ)路燈的發(fā)展凸顯了21世界節(jié)能環(huán)保型工業(yè)社會的發(fā)展方向。建設(shè)風(fēng)光互補(bǔ)路燈不僅與政府的保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念相符，而且能向國民進(jìn)行新能源利用和生態(tài)環(huán)保知識的直觀教育。二課題研究的主要內(nèi)容： 1、風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈系統(tǒng)方案設(shè)計； 2、風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈的容量計算； 3、確定硬件選型：太陽能電池板、控制器、逆變器、蓄電池； 4、系統(tǒng)安裝說明。 3 主要研究（設(shè)計）方法論述： 1

5、、文獻(xiàn)研究法：在開題初期，通過網(wǎng)絡(luò)，圖書，期刊收集資料； 2、市場調(diào)查法：在設(shè)計前，對各種風(fēng)光互補(bǔ)路燈進(jìn)行市場調(diào)查； 3、對比法：對各種風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，優(yōu)化設(shè)計方案； 4、擇優(yōu)法：對光伏路燈硬件的選型進(jìn)行仔細(xì)的研究和對比，找到最適合的型號。四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排：時間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容2013.10.012013.10.04確立研究課題，初擬畢業(yè)設(shè)計綱要2013.10.052013.10.08完成畢業(yè)設(shè)計開題報告2013.10.092013.10.10查找具體內(nèi)容所涉及的資料并整合2013.10.112013.10.16系統(tǒng)設(shè)計方案2013.10.172013.

6、10.21容量計算及設(shè)備選型2013.10.222013.10.24系統(tǒng)安裝說明2013.10.252013.11.17撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，完成初稿2013.11.182014.06.12對論文進(jìn)行修改,完善畢業(yè)設(shè)計2014.06.132014.06.19準(zhǔn)備畢業(yè)答辯五、指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日六、系部意見： 系主任簽名： 年 月 日風(fēng)光互補(bǔ)太陽能路燈設(shè)計目 錄摘 要3Abstract4第1章 前言1第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計22.1系統(tǒng)設(shè)計要求和思路22.1.1 設(shè)計要求22.2.2 系統(tǒng)設(shè)計思路22.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案22.3.2 風(fēng)機(jī)的選擇32.3.4蓄電池的選擇3第3章 容量計

7、算及設(shè)備選型53.1 容量計算53.1.1 發(fā)電量與用電量計算53.1.2 設(shè)備參數(shù)確定53.2 設(shè)備選型63.2.1 燈源的選型63.2.2 太陽能電池板選型63.2.3 風(fēng)機(jī)選型73.2.4 控制器選型8第4章 系統(tǒng)安裝說明114.1風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)圖114.1.1工程示意圖114.1.2實物連線圖和連線原理圖124.2、風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)安裝步驟及方法134.3 風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)安裝注意事項134.4 運(yùn)行調(diào)試14第5章 結(jié)束語15參考文獻(xiàn)16答謝辭17摘 要隨著科技的發(fā)展，能源需求已經(jīng)成為一個非常重要的社會問題。人們對各種可再生能源進(jìn)行了研究，特別是風(fēng)能和太陽能。太陽能

8、與風(fēng)能有著很好的互補(bǔ)特性，因此在部分遠(yuǎn)離電網(wǎng)的區(qū)域可以采用小型的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電。研究一種基于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的路燈，對節(jié)能和城市照明具有重要的意義。本文設(shè)計了一套獨(dú)立式風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)，首先根據(jù)設(shè)計的要求和設(shè)計思路完成風(fēng)光互補(bǔ)路燈的整體方案設(shè)計。并對風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池、蓄電池和控制器進(jìn)行了選擇。然后根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行了容量計算，根據(jù)計算的容量進(jìn)一步確定硬件所需要的型號，最后根據(jù)本文設(shè)計的風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)安裝說明的撰寫。關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)；路燈；LED；AbstractWith the development of science and technology, energy dema

9、nd has become a very important social issue. People of various renewable energy research, particularly wind and solar. Solar and wind power have a good complementary characteristics, and therefore part of the grid can be used away from the area of small wind and solar power generation system. Resear

10、ch based on wind and solar power lights, energy conservation and urban lighting has important significance.This paper designed a stand-alone solar hybrid street lighting system, solar hybrid street light first complete the overall program design according to the design requirements and design ideas.

11、 And wind turbines, solar cells, batteries and controllers were selected. Then calculated according to the design requirements of the capacity of the main functions and specifications of the parameters required by the system hardware can further determine the type of hardware needed, and finally wri

12、ting system designed for installation instructions according to wind and solar street lights.Keywords: wind and solar; street lights; LED; 學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文第1章 前言 自20世紀(jì)70年代全球發(fā)生石油危機(jī)以來，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國家引起了高度重視，各國政府從環(huán)境保護(hù)和能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的角度出發(fā)，紛紛制定政策，鼓勵和支持太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在控制方法上。我國在20世紀(jì)70年代也對光伏發(fā)電進(jìn)行了研究，但是當(dāng)時基本是沒有任何外加控制的應(yīng)用，隨著能源危機(jī)

13、的到來，人們對光伏發(fā)電進(jìn)行了深入的研究，使光伏發(fā)電的效率得到巨大的提升。如今，獲取最大輸出功率的控制方法主要有以下幾種：開環(huán)控制方法如恒定電壓法、短路電流比例系數(shù)法和插值計算法等；閉環(huán)控制方法有擾動控制法、電導(dǎo)增量法等。隨著模糊控制在控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于模糊控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能的控制方法也開始被研究。如合肥工業(yè)大學(xué)教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心的吳紅斌，陶曉峰，丁明對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的MPPT電壓控制進(jìn)行了仿真，根據(jù)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用外環(huán)為電壓環(huán)、內(nèi)環(huán)為并網(wǎng)電流環(huán)的雙環(huán)控制。通過abc/dq0變換將并網(wǎng)電流解耦為有功分量和無功分量，引入最大功率點(diǎn)跟蹤提供的直流側(cè)電壓參考量的閉環(huán)控

14、制調(diào)節(jié)并網(wǎng)電流的有功分量，引入交流側(cè)電壓參考量的閉環(huán)控制調(diào)節(jié)并網(wǎng)電流的無功分量，實現(xiàn)了具有MPPT和電壓控制能力的三相光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電由于綜合了風(fēng)能和光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的不足，現(xiàn)在國內(nèi)外已經(jīng)對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電展開了研究。美國NREL實驗室和Colorado State University聯(lián)合研制一種系統(tǒng)仿真軟件hybrid2，只要輸入具體的負(fù)荷性能，風(fēng)能特性以及光照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，便能夠?qū)︼L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行仿真并得到仿真結(jié)果，其功能強(qiáng)大，該軟件的缺點(diǎn)是它只能夠進(jìn)行仿真，而不能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。國內(nèi)的一些科研機(jī)構(gòu)也對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電進(jìn)行了詳細(xì)的研究，應(yīng)用精準(zhǔn)的表征組件特性

15、并通過實際的觀測獲取更加精確的風(fēng)光資源模型，能夠模擬出系統(tǒng)的實時狀態(tài)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計除了在以上方向取得長足進(jìn)展以外，還通過利用電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展來推進(jìn)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的發(fā)展，進(jìn)一步的提高其工作效率和可靠性。對各種DC/DC變換技術(shù)的研究解決獲取最大輸出功率技術(shù)的問題。通過傳感設(shè)備采集系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，將采集的信號傳給微處理器，微處理器通過計算，產(chǎn)生輸出信號控制電力電子設(shè)備是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工作在要求的狀態(tài)，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的自動運(yùn)行。第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1系統(tǒng)設(shè)計要求和思路2.1.1 設(shè)計要求 1.環(huán)境要求： （1）年平均風(fēng)速大于3.5m/s，同時年太陽能輻射總量不小于500m

16、j/； (2)工作溫度：-20+45； (3)相對濕度：20%90%；(4)海拔不超過1000m。 2.路燈每天照明時間為10個小時 3.實現(xiàn)風(fēng)能和太陽能的最大功率輸出 4.在連續(xù)陰雨天里能夠正常工作（滿足3天不充電且每天可靠亮燈10h） 5.風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電是相互獨(dú)立的兩個系統(tǒng)，不僅能夠同時向負(fù)載和 蓄電池提供直流電能，而且在其中某一發(fā)電系統(tǒng)失效時，另一個發(fā)電系統(tǒng)依然能夠保證對負(fù)載的正常供電2.2.2 系統(tǒng)設(shè)計思路對風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計要求進(jìn)行分析，其主要由LED燈源、電池板、風(fēng)機(jī)、控制器、蓄電池和燈桿構(gòu)成。根據(jù)設(shè)計環(huán)境要求在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮實際情況如：道路寬度、當(dāng)?shù)貧夂?、有無遮擋物等

17、。由系統(tǒng)的設(shè)計要求進(jìn)行容量的計算并選用適合的硬件類型，一般遵循性能好、質(zhì)量好、簡單易安裝、經(jīng)濟(jì)適用等。最后進(jìn)行系統(tǒng)安裝的簡要說明。2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案風(fēng)光互補(bǔ)路燈框架如圖2-1包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板、智能控制器、蓄電池組和LED路燈。由于本文設(shè)計的風(fēng)光互補(bǔ)路燈初步設(shè)定假設(shè)的地點(diǎn)是常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，所以對校園環(huán)境進(jìn)行了勘察并測初校園道路兩邊的樹高燈遮掩物的數(shù)據(jù)。綜合測定遮掩物的高度為6.5m，因此設(shè)計其路燈燈高8m，燈桿高10m，燈具間距30m，燈桿采用Q235優(yōu)質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)燈桿，燈頭采用60WLED路燈。 圖2-1 風(fēng)光互補(bǔ)路燈框架2.2.1 光源的選擇 光源選用路燈專用LED光

18、源，該光源具有以下特點(diǎn)：首創(chuàng)散熱器與燈殼一體化設(shè)計， LED直接與外殼緊密相接，通過外殼散熱翼與空氣對流散熱，充分保證了LED路燈50000小時的使用壽命。按照每天工作10個小時計算，其壽命也在12年以上，維護(hù)費(fèi)用極低；燈殼采用鋁合金壓鑄成型，可以有效的散熱和防水、防塵。燈具表面進(jìn)行了耐紫外線抗腐蝕處理，整體燈具達(dá)到IP65標(biāo)準(zhǔn)； 采用單體橢圓反射腔配合球狀孤面來設(shè)計，針對性地將LED發(fā)出的光控制在需要范圍內(nèi)，提高了燈具出光效果的均勻性和光能的利用率，更能凸顯LED路燈節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的鈉燈相比，可節(jié)電60%以上； 無不良眩光、無頻閃。消除了普通路燈不良眩光所引起的刺眼、視覺疲勞與視線干擾，提

19、高駕駛的安全性； 啟動無延時，通電即達(dá)正常亮度，無須等待，消除了傳統(tǒng)路燈長時間的啟動過程； 綠色環(huán)保無污染：不含鉛、汞等污染元素，對環(huán)境沒有任何污染； 與太陽能結(jié)合是絕好搭檔，充分發(fā)揮LED直流低壓工作與節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，太陽能光伏板與LED光源相結(jié)合，為客戶實現(xiàn)最佳性價比和高可靠性。2.3.2 風(fēng)機(jī)的選擇本系統(tǒng)選用磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)機(jī)輸出三相交流電，經(jīng)過風(fēng)光智能控制器給蓄電池充電。全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)是專門為低風(fēng)速區(qū)應(yīng)用而研發(fā)的，用全永磁懸浮推力軸承平衡由于風(fēng)壓作用在葉輪上引起的軸向壓力增加而產(chǎn)生的軸向摩擦力，以減少傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)因葉輪在超大風(fēng)速作用下旋轉(zhuǎn)時的軸向摩擦力，這對提高風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，減小

20、軸向摩擦，增加發(fā)電量，意義重大；同時風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)時的徑向摩擦力可減小70%以上，極大地減少了摩擦阻力，起動風(fēng)速為1.5米/秒，明顯優(yōu)于普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)。a、在性能方面：采用新一代專利技術(shù)的徑向磁路永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，無滑環(huán)，無勵磁繞組，定、轉(zhuǎn)子氣隙大，使發(fā)電機(jī)具有中、低速發(fā)電性能好，效率高、比功率大的特點(diǎn)，能適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的使用場合；b、在可靠性方面：使用全永磁懸浮軸承，使整個轉(zhuǎn)子處于微摩擦狀態(tài)，輔助軸承則采用專用的寬系列雙橡膠圈密封進(jìn)口軸承（內(nèi)含長壽命、耐高溫潤滑脂）；以先進(jìn)真空沉浸工藝使發(fā)電機(jī)具有可靠性高、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、免維護(hù)的特點(diǎn)，同時能使發(fā)電機(jī)在極惡劣的環(huán)境條件下可靠工作。2.3.3 太

21、陽能電池板的選擇對于較小型電站電池組件選型遵循以下原則：在兼顧易于搬運(yùn)條件下，選擇大尺寸，高效的電池組件；選擇易于接線的電池組件；組件各部分抗強(qiáng)紫外線（符合GB/T18950-2003 橡膠和塑料管靜態(tài)紫外線心能測定）；2.3.4蓄電池的選擇 蓄電池采用地表下安裝方式。由于蓄電池在低溫或高溫環(huán)境工作都會影響其工作性能，尤其是在低溫下，其工作容量將會下降很多，這是蓄電池特性所決定的。在地表下1米-1.5米處，其環(huán)境溫度受地溫的影響較明顯，起到一定的“恒溫”作用，使其在冬季溫度覺地表以上高，在夏季炎熱時又比地表上溫度低，有利于蓄電池性能的發(fā)揮第3章 容量計算及設(shè)備選型3.1 容量計算3.1.1 發(fā)

22、電量與用電量計算 根據(jù)設(shè)計要求，路燈功率為60W，工作10h系統(tǒng)總功率P=60W/85%=71W，根據(jù)所查閱的氣象資料：風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽能電池組件同時不能發(fā)電的最大連續(xù)時間為3d,太陽能電池組件不能發(fā)電的最大連續(xù)時間為12d,風(fēng)機(jī)不能發(fā)電的最大連續(xù)時間為6d。（1）發(fā)電量計算。經(jīng)查閱資常州屬于類太陽能資源，每年風(fēng)速3m/s以上時間超過3500h地區(qū)，。在太陽能資源屬類可利用區(qū)，lWh太陽能電池轉(zhuǎn)換太陽能輻射量為45005500MJ/年，為安全計，取轉(zhuǎn)換太陽能輻射總量為4500MJ/年，配置的太陽能電池組件的日均發(fā)電量應(yīng)為Q1=45003653.60.150.8=0.411KWh，式中：0.8為

23、安全系數(shù)。由于道路照明燈具的安裝地點(diǎn)的障礙物狀況不確定性，燈具安裝地點(diǎn)的年平均風(fēng)速為4m/s，配置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的平均功率為0.1kW，日均發(fā)電量應(yīng)為Q2=0.135003650.8=0.767KWh,式中：0.8為安全系數(shù)。風(fēng)光路燈配置的日均總發(fā)電量為1.178kWh，考慮到蓄電池的轉(zhuǎn)換效率為0.7，則實際有效日均發(fā)電量為1.178KWh0.7=0.82KWh鑒于風(fēng)能與太陽能的良好互補(bǔ)性，以年均資源換算而得的日均資源的可靠性良好，加之風(fēng)光發(fā)電的計算值均取低值，并各考慮了0.8的安全系數(shù)，所得的日均發(fā)電量數(shù)據(jù)是安全可靠的。（2） 用電量計算。按配置選用60W的LED燈，以每天亮燈10h計算，燈具

24、每天耗用電量為0.60kWh。配置的蓄電池容量為Q=(14024)/1000=3.36KWh蓄電池充滿的情況下放電量按60%計算，連續(xù)放電的時間為3.360.06 0.6=33.6H，即蓄電池能滿足3天不充電且每天可靠亮燈10h。3.1.2 設(shè)備參數(shù)確定（1）蓄電池組的確定由C24V70%90%/P=310h，式中：24V為蓄電池充放電電壓，70%為放電深度，90%為蓄電池誤差余量。已知P=60W/85%=71W,得C=140.87Ah根據(jù)蓄電池的實際規(guī)格以及盡量減少蓄電池數(shù)量的原則，取C=140Ah，實際配置為2V140Ah蓄電池12塊組。（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率確定在太陽能電池不能發(fā)電的天氣里

25、，通常是連續(xù)陰雨天，此時風(fēng)速和持續(xù)時間均大大超過年平均風(fēng)速和時間，根據(jù)氣象資料以及該站點(diǎn)的自然環(huán)境，在此取該時段內(nèi)4級風(fēng)，（C24V70%90%+P1412）/P=1210h將C和P代人該式，計算得P1=133.4W，根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的規(guī)格和實際安裝和使用的可靠性，取P1=150W。實際配置為：1臺150W風(fēng)力發(fā)電機(jī)。（3）太陽能電池板功率確定太陽能電池功率的確定。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能發(fā)電的天氣里，通常是連續(xù)晴天，而且每天日照時數(shù)大大高于年平均日照時數(shù)，根據(jù)氣象數(shù)據(jù)和自然環(huán)境，取6h/d。（C24V70%90%+P266）/P=610h代入C和P可計算得P2=59.53W，根據(jù)太陽能電池板的規(guī)格以及

26、安裝的方便美觀，取P2=75W，實際配置為：75W2塊。3.2 設(shè)備選型3.2.1 燈源的選型本設(shè)計的路燈選用凱明KW-LA60W燈源如圖3-1所示 圖3-1 凱明KW-LA60W凱明KW-LA60燈源特性：1、超高亮，低光衰2、防塵防水等級高達(dá)IP65。3、造型美觀大方，安裝簡單。4、LED的壽命長，發(fā)光時間長達(dá)5萬小時以上。5、適用范圍廣，不容易損壞。燈源的規(guī)格參數(shù)如下表3-1所示：表3-1燈源參數(shù)輸入電壓AC90-265V|DC12V|DC24V光源功率54*1W總 功 率60W功率因數(shù)0.92電源效率90%環(huán)境溫度-4050相對濕度20%99%防護(hù)等級IP65使用壽命5萬小時( 500

27、00Hrs)散熱系統(tǒng)自然散熱3.2.2 太陽能電池板選型本設(shè)計的電池板選用拓陽TY-SM75單晶硅太陽能電池板如圖3-2所示 圖3-2拓陽TY-SM75太陽能電池板太陽能電池板規(guī)格參數(shù)如下表3-2所示 表3-2太陽能電池板參數(shù)最大功率75（W）開路電壓22.61（V）工作電流4.17（A）工作電壓18（V）短路電流5.01（A）外形尺寸1070*540*35(mm)3.2.3 風(fēng)機(jī)選型本設(shè)計的風(fēng)機(jī)選用綠電康公司生產(chǎn)的150W-B風(fēng)力發(fā)電機(jī)如圖3-3所示 圖3-3 150W-B風(fēng)力發(fā)電機(jī) 150W-B風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1、采用盤式結(jié)構(gòu)，與垂直磁懸浮同理，起動風(fēng)速低，1.5米/秒便可啟動，無需任何輔

28、助啟動裝置。2、葉片采用特殊復(fù)合材料，合理的氣動外型，使整機(jī)低噪音運(yùn)行。3、采用稀土永磁部件，縮小了整機(jī)體積和重量。4、電源輸出采用防纏繞裝置。5、盡量簡少了運(yùn)行部件，提高了伏質(zhì)運(yùn)動率。6、調(diào)向采用阻尼及“防搖”設(shè)計，調(diào)向平穩(wěn)準(zhǔn)確。7、塔桿裝配采用“重力錐度”裝置，可靠易于裝配。8、殼體采用特殊鑄造材料，其金屬組合具有高耐腐蝕性可用于高腐蝕地區(qū)。9、整機(jī)出廠為嚴(yán)格密封，沙塵、鹽霧，雨水無法侵入電機(jī)內(nèi)部，風(fēng)機(jī)內(nèi)部和外部均采用了獨(dú)特的散熱結(jié)構(gòu)，確保本機(jī)達(dá)到15-20年的設(shè)計壽命 150W-B風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)格參數(shù)如下表3-3 表3-3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)額定功率150W額定電壓直流12V/24V額定電流2

29、5A/12.5A額定轉(zhuǎn)速1850r/m允許最大功率200W啟動風(fēng)速1.5米/秒切入風(fēng)速2.5米/秒切出風(fēng)速18米/秒安全風(fēng)速45米/秒額定風(fēng)速12.5米/秒發(fā)電機(jī)工作形式永磁三相交流發(fā)電機(jī)葉輪直徑1170mm葉片數(shù)3片3.2.4 控制器選型本系統(tǒng)選用的控制器為風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器，具有高效充電及多種自我保護(hù)功能。具體的技術(shù)參數(shù)如下：l 規(guī)格型號：EPFG24V-20l 風(fēng)機(jī)輸入：三相AC 50V，P300Wl 光伏電池輸入：DC 50.0Vpm，I15Al 輸出電壓：DC 28.0Vl 輸入過壓保護(hù)值：AC 505Vl 輸出過流保護(hù)值：DC 20A1Al 蓄電池欠壓保護(hù)啟動電壓：DC 21.00

30、.3Vl 蓄電池欠壓保護(hù)恢復(fù)電壓：DC 23.00.3Vl 蓄電池充滿保護(hù)啟動電壓：DC 28.00.2Vl 風(fēng)機(jī)卸載箱功率：400Wl 外形尺寸：310200120mml 工作環(huán)境：環(huán)境溫度45+65，相對濕度090%。EPFG24V-20控制器系統(tǒng)工作原理：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路主要由充電部分和放電部分兩塊組成，電路見圖3-4。充電部分分別由光伏系統(tǒng)和風(fēng)電系統(tǒng)給蓄電池充電，放電部分則由蓄電池通過繼電器的控制給負(fù)載供電。光伏電池發(fā)出的電能首先通過開關(guān)管T1,然后通過防反二極管D2，然后經(jīng)過buck電路給蓄電池充電。防止二極管D2防止電流倒灌損壞光伏電池板，T1管控制著光伏電池的接入與關(guān)斷，b

31、uck電路是DC/DC電路的核心，本系統(tǒng)的控制重點(diǎn)就是對buck電路的控制。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電能首先經(jīng)過不可控整流裝置整流，然后經(jīng)過濾波穩(wěn)壓之后，通過T3管，送往buck電路，通過buck電路給蓄電池充電。開關(guān)管T3控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)的接入和切除，電阻R3和開關(guān)管T5構(gòu)成了風(fēng)機(jī)的卸荷支路，當(dāng)風(fēng)能過剩時，通過控制開關(guān)管T5導(dǎo)通，是風(fēng)機(jī)的能量消耗在卸荷負(fù)載上，防止損壞設(shè)備。同樣風(fēng)電系統(tǒng)的DC/ DC轉(zhuǎn)換電路的核心也是buck電路。放電部分主要是蓄電池給控制器，LED照明部分等提供電能，為了防止過度放電，通過TMS320F2812的一個GPIO引腳來控制光耦的通斷，從而控制放電回路上的繼電器的通斷，從

32、而防止蓄電池過度放電而損壞蓄電池。整個主電路由德州儀器的DSP芯片TMS320F2812來進(jìn)行控制，系統(tǒng)的工作流程如下：當(dāng)蓄電池電壓正常即沒有過充和過放的條件下，蓄電池正常對控制器和LED路燈供電，同時風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)給蓄電池充電。如果蓄電池的電壓低于規(guī)定的最低電壓，則此時DSP通過I/O管腳發(fā)送一個低電平信號控制光耦導(dǎo)通，是繼電器動作切除LED照明部分，直到檢測到蓄電池電壓恢復(fù)正常值，在控制繼電器動作接入負(fù)載。如果蓄電池電壓過高，超過充電電壓上限值，則通過控制開關(guān)管T1和T3斷開光伏電池板和房里發(fā)電機(jī)的輸入，停止對蓄電池充電。 圖3-4系統(tǒng)主電路圖3.2.5 蓄電池選型本設(shè)計的蓄電池選用2V

33、/140Ah GFM600-2鉛酸免維護(hù)蓄電池如圖3-4所示 圖3-4 GFM600-2鉛酸免維護(hù)蓄電池GFM600-2鉛酸免維護(hù)蓄電池參數(shù)如表3-4所示 表3-4 GFM600-2鉛酸免維護(hù)蓄電池參數(shù)外型尺寸112X174X388總高度365（mm）電壓2（V）類型固定型蓄電池荷電狀態(tài)免維護(hù)蓄電池額定容量140Ah電池蓋和排氣拴結(jié)構(gòu)閥控式密閉蓄電池第4章 系統(tǒng)安裝說明 4.1風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)圖4.1.1工程示意圖4.1.2實物連線圖和連線原理圖4.2 風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)安裝步驟及方法l 基礎(chǔ)開挖及基礎(chǔ)籠預(yù)埋?；A(chǔ)籠澆注混凝土前，用水平尺測量校平，并確保四地腳螺栓與定位法蘭垂直；按要

34、求預(yù)埋PVC管，PVC管高出基礎(chǔ)頂面100mm以上，另一端從基礎(chǔ)側(cè)面穿出，約離定位法蘭垂直距離500mm；待基礎(chǔ)固化后，就可以安裝路燈了。l 路燈臂固定：在離燈桿頂部2米5左右的地方用三角架或類似作用的設(shè)備將燈桿桿頂端支起一米高左右；把燈臂自燈桿頂端套入相應(yīng)位置并用螺栓固定，此時要注意出線孔位置對正。l 太陽能板支架及太陽能板安裝：按燈桿組裝圖將太陽能板支架組裝好固定到燈桿相應(yīng)位置；然后將太陽能板固定到安裝支架上。l 穿線：用鋼絲牽引，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能板、路燈頭連接電纜，以及太陽能板串聯(lián)電線穿好。l 風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝：先按風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝說明將其組成整體；把風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接電纜與風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接好

35、（注意正負(fù)極性）；將風(fēng)力發(fā)電機(jī)固定在燈桿的頂部。l 將兩接線盒固定到太陽能板支架上，按接線原理圖將太陽能板串聯(lián)線及輸出電纜接好，并蓋上接線盒蓋。l 路燈頭安裝：將路燈頭引入電纜接好，接線注意正負(fù)極性；然后將燈頭固定到燈臂上，燈臂伸入燈內(nèi)長度不得低于105mm，最好是抵到燈內(nèi)“止位”。l 用吊車將路燈桿豎起來，并與基礎(chǔ)對接，調(diào)整方位后，用地腳螺栓將燈桿固定，吊裝時繩索最好系在燈桿與燈臂連接處，以免損傷太陽能板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)。l 太陽能板方位調(diào)整：太陽能電池板組件受光面向正南安放（即方位角0）傾斜角取331。l 根據(jù)路面照明需求，將路燈頭仰角調(diào)好，并緊固。l 將雙路太陽能控制器固定到電器門內(nèi)，并按接

36、線原理圖將控制器、路燈頭、太陽能板的連接線接好。l 電池箱安裝：按當(dāng)?shù)丨h(huán)境將電池箱固定在離燈桿盡量近的地方，放置水平且最好墊高50-100mm；將端接頭固定到電池箱上；再將包塑金屬軟管與端接頭相接，金屬軟管的另一端穿入基礎(chǔ)的PVC預(yù)埋管中，一直伸到燈桿內(nèi)。如果電池箱需固定，則在電池箱四角上有孔位，用膨脹螺栓固定即可。把蓄電池放入入電池箱內(nèi)；將電池正負(fù)極電線用鋼絲從電池箱內(nèi)穿至燈桿內(nèi)（壓OT端子的一端在箱內(nèi)）；將風(fēng)力發(fā)電機(jī)連線從燈桿內(nèi)通過金屬軟管穿至電池箱內(nèi)；然后將依次電池串聯(lián)線接好，風(fēng)機(jī)線和電池正、負(fù)極線分別并接電池組的正、負(fù)極上（注意：先接負(fù)極，再接正極）；最后將箱蓋蓋上。l 凡燈桿向外出線

37、的出線孔、以及燈桿上的螺釘過孔，建議在裝配完畢后，用中性的玻璃膠加強(qiáng)密封。4.3 風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)安裝注意事項l 合理調(diào)整太陽能電池板組件安裝傾角。l 太陽能電池組件的輸出正負(fù)極在連接到控制器前須采取措施避免短接，注意正負(fù)極不要接反；太陽能電池板組件的輸出線應(yīng)避免裸露導(dǎo)體。l 太陽能電池組件與支架連接時要牢固可靠，各緊固件擰緊。l 蓄電池放入電池箱內(nèi)時須輕拿輕放，防止砸壞電池箱；l 蓄電池之間的連接線必須連接牢固，并壓緊（但擰螺栓時要注意扭力，不要將電池接線柱擰壞），確保端子與接線柱導(dǎo)電良好；所有串、并聯(lián)導(dǎo)線禁止短接和錯接，避免損壞蓄電池。l 控制器連線不允許接錯，連接之前請先對照接線圖。l 太陽能路燈以太陽輻射為能源，照射在光電池組件上的陽光是否充裕直接影響燈具的照明時間，安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離高樓，且無樹葉等遮擋物的地方。l 穿線時一定要注意不要損壞導(dǎo)線絕緣層，導(dǎo)線的連接牢固，可靠導(dǎo)通。4.4 運(yùn)行調(diào)試系統(tǒng)安裝完畢應(yīng)對風(fēng)光互補(bǔ)路燈的線路進(jìn)行絕緣測試和路燈的亮暗