淺析自適應(yīng)太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)

1、淺析自適應(yīng)太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)汁大陽(yáng)能路燈以其無(wú)需鋪設(shè)電纜，不用耗老例能源等長(zhǎng)處獲取了寬泛認(rèn)可。但是太陽(yáng)能路燈還存在一些問(wèn)題造成其本錢偏高，黑得住性不堅(jiān)固、比方電池經(jīng)常不到一年就需要改換，不但提高了后期保護(hù)的花銷，而且增加了客戶的花銷本錢,也造成了資源浪費(fèi)。第二是太陽(yáng)能屬于不堅(jiān)固能源，而且能量散布不均，夏天能量充分，但路燈使歷時(shí)刻短，冬季有效光照時(shí)刻短，但路燈使歷時(shí)刻長(zhǎng)，大大降低了運(yùn)行的靠得住性，其原因主要碰到太陽(yáng)能路燈控制器路燈控制器/性能的影響。太陽(yáng)能控制器是太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中的核心部份，主要完成對(duì)蓄電池的充、放電、調(diào)光和路燈的開(kāi)、美控制，和在過(guò)充、過(guò)放電、過(guò)載等狀況發(fā)生時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)和有

2、效地保護(hù)，保證照明時(shí)刻，保證靠得住性，有效延長(zhǎng)電池壽命，降低本錢。太陽(yáng)能路燈控制器的主要設(shè)計(jì)要求和進(jìn)展階段太陽(yáng)能路燈控制器的技術(shù)和質(zhì)量的主要要求有：1）供電系統(tǒng)，依照太陽(yáng)能路燈蓄電池板特點(diǎn)，要設(shè)訃成恒流輸出：2）過(guò)充，過(guò)放保護(hù)；3）擁有系統(tǒng)功率調(diào)治功能；4）成立網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)：5）依照市場(chǎng)要求，產(chǎn)品模塊化。太陽(yáng)能路燈控制器的進(jìn)展到日詢?yōu)橹挂呀?jīng)經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一代功能比較簡(jiǎn)盹，開(kāi)關(guān)燈控制需要外接光敏感覺(jué)器，準(zhǔn)不時(shí)刻不可以設(shè)置，沒(méi)有電池保護(hù)電路，系統(tǒng)壽命超級(jí)短暫，特地快就被市場(chǎng)裁汰：第二代在第一代的基礎(chǔ)上，設(shè)置了電池保護(hù)電路，經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能路燈蓄電池組件收集光敬數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)或程序設(shè)置準(zhǔn)時(shí)，技術(shù)上有了

3、階躍式的進(jìn)展，逐漸被市場(chǎng)贊成：第三代路燈控制器在于多半商家采用了充電控制功能，對(duì)蓄電池進(jìn)行涓流充電，有效延長(zhǎng)了電池壽命，降低了利用本錢，從而進(jìn)一步擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。一個(gè)好的控制器可以填充致使解決純太陽(yáng)能路燈的諸多問(wèn)題，提高其呵靠性?？谶m應(yīng)太陽(yáng)能供電路燈需要開(kāi)發(fā)笫四代控制器，它的特點(diǎn)是擁有口適應(yīng)燈的功率調(diào)節(jié)功能，電量檢測(cè)和節(jié)余電量計(jì)算是必備的：同時(shí)擁有組網(wǎng)功能，這樣可以保持整條街的路燈亮度一致，并可以進(jìn)行通信。二、自適應(yīng)自適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器的設(shè)計(jì)日前各樣現(xiàn)代控制理論，如白適應(yīng)控制、自學(xué)習(xí)控制、模糊邏輯控制、神經(jīng)絡(luò)控制等先進(jìn)控制理論和算法也大量應(yīng)用在光伏發(fā)電系統(tǒng)中。其中自適應(yīng)控制能供電路燈

4、控制器設(shè)計(jì)是值得推動(dòng)的技術(shù)。設(shè)計(jì)目標(biāo)網(wǎng)太陽(yáng)口適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈的設(shè)訃LI標(biāo)：主要針對(duì)支路和供行人和非靈便車通行的居住區(qū)道路和人行道路燈，對(duì)于南風(fēng)能供電或風(fēng)光互補(bǔ)的路燈系統(tǒng)本設(shè)計(jì)相同適合：山于太陽(yáng)能的不靠得住性和骨干道的照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性，單純太陽(yáng)能供電比市電供電的路燈控制器的設(shè)訃更為復(fù)雜，如系統(tǒng)控制需要太陽(yáng)能和市電切換，則在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)進(jìn)步行精簡(jiǎn)就好了。目標(biāo)地址位于北京市內(nèi)。自適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器設(shè)計(jì)特點(diǎn)及功能白適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器設(shè)計(jì)方案的要旨：經(jīng)過(guò)精準(zhǔn)控制，達(dá)到降低本錢，提高靠得住性的日的。主要擁有以下兒個(gè)特點(diǎn)及功能（以太陽(yáng)能路燈儲(chǔ)能器件為鉛酸電池為例）：1）MPPT

5、電路依照太陽(yáng)能路燈蓄電池板的特點(diǎn)，如將太陽(yáng)能路燈蓄電池陣列的輸出電壓控制在某個(gè)恒定電壓值周圍，則太陽(yáng)電池在整個(gè)工作進(jìn)度中近似曰標(biāo)在最大功率點(diǎn)處，太陽(yáng)能電池組件的能量變換效率最高。利用PWM技術(shù)并經(jīng)過(guò)對(duì)負(fù)載穩(wěn)壓來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)的恒流，從而保證了LED的靠得住利用141.采用意法半導(dǎo)體公司的MPPT專用芯片SPV1020.追蹤效率可達(dá)98紀(jì)能量變換效率為95$.理論上，利用MPPT技術(shù)會(huì)比傳統(tǒng)方式效率提高50匕實(shí)質(zhì)測(cè)試中，由于周圍環(huán)境影響與各神能量損失，最后的效率也可以提高20%-30%.2）過(guò)充過(guò)放保護(hù)采用充電限壓，電池溫升檢測(cè)策略，如蓄電池電36V,充電截止電壓V,充電截止溫度80C,充電截止溫升30

6、C。但是絕大部份時(shí)刻蓄電池大體處于欠充狀態(tài)。同時(shí)通過(guò)對(duì)電池電壓的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集，利用軟件控制對(duì)電池采用限壓保護(hù)：經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)計(jì)算電池電量進(jìn)行防過(guò)充過(guò)放保護(hù)，電量為丄00$時(shí)停止充電，電量為20$時(shí)停止放電，為延長(zhǎng)其壽命，做了第二道防線。圖1為蓄電池過(guò)充保護(hù)流程圖。3、自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)“3）智控開(kāi)關(guān)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，預(yù)警功能進(jìn)行太陽(yáng)能路燈電池板電流檢測(cè)，蓄電池電壓檢測(cè)，蓄電池電量監(jiān)測(cè)，和環(huán)境溫度的檢測(cè)，釆用光開(kāi)時(shí)關(guān)，并實(shí)時(shí)上傳工作環(huán)境及狀態(tài)數(shù)據(jù)，預(yù)警故障，保證系統(tǒng)的靠得住性。圖2為太陽(yáng)能路燈的開(kāi)、關(guān)控制流程網(wǎng)。自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)”是否否SWilI工乍狀m工作狀態(tài)査試I否I程理卸

7、模咒是和上位點(diǎn)咬時(shí)I常S3鄒鄒回時(shí)W#是工俟?fàn)罱苄蕻a(chǎn)|平為計(jì)算的幺時(shí)否燈紡売炭值回傳，牙燈央求允評(píng)?有的燈足￥Q圖2路燈的開(kāi)、關(guān)控制流程圖4）殼度的自適應(yīng)調(diào)治平時(shí)太陽(yáng)能路燈廠家為了保證連續(xù)陰雨天的正常工作，只一味地加大蓄電池容量，一般蓄電池的容量可達(dá)電池板容量的5倍，其實(shí)這樣做其實(shí)不是能解決問(wèn)題。由于陰雨天工作的幕得住性其實(shí)不是取決于電池的容量，而是山很多因素平衡而定的。依照當(dāng)前地理地址，季節(jié)，時(shí)刻，氣象條件，光的輻射量，浮塵濃度，工作環(huán)境和節(jié)余電量，自適應(yīng)調(diào)治燈的亮度，合理分派能量。山于設(shè)計(jì)為純太陽(yáng)能供電，不考慮雙電源惜形，所以要想提高系統(tǒng)靠得住性，唯一的方案就是犧牲燈的亮度。依照當(dāng)天用電前

8、的節(jié)余電量和當(dāng)天的充電量來(lái)進(jìn)行口適應(yīng)調(diào)治，在保證正常照明的同時(shí)，使電池的工作點(diǎn)長(zhǎng)遠(yuǎn)保持在高電位,而且使充放電深度在30E以下,依照電池循環(huán)壽命曲線，可以延長(zhǎng)電池壽命4-5倍，有效降低太陽(yáng)能路燈的本錢，提高黑得住性。以下將分別論述節(jié)余電量和充電量的計(jì)算進(jìn)度。2.2.1電池電量檢測(cè)1）電量檢測(cè)的算法大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示，電池老化時(shí)蓄電池的內(nèi)阻與電荷之間有較高的相關(guān)性（左右），蓄電池完好充電和完好放電時(shí)的內(nèi)阻相差2-4倍，所以經(jīng)過(guò)測(cè)量電池內(nèi)阻可較正確地檢測(cè)電池電量。2）成立內(nèi)阻一電量一循環(huán)周期的關(guān)系曲線為了獲取實(shí)節(jié)氣余電量值，要成立一個(gè)電量和內(nèi)阻之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)。以時(shí)刻為標(biāo)準(zhǔn)，就可以夠成立起內(nèi)阻一電量

9、一循環(huán)周期的關(guān)系曲線，爾后經(jīng)過(guò)Matlab的曲線擬合功能得出內(nèi)阻，電量和循環(huán)周期的關(guān)系式。蓄電池內(nèi)阻與節(jié)余電量關(guān)系曲線如3）在線檢測(cè)電量在太陽(yáng)能路燈工作開(kāi)始從前檢測(cè)岀節(jié)余電量，采用交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法測(cè)得內(nèi)阻值，經(jīng)過(guò)查做好的數(shù)據(jù)表，并進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，獲取對(duì)應(yīng)的電量值。給電池施加一個(gè)固定頻率和固定電流（日前一般利用丄kHz頻率、50mA小電沆），爾后對(duì)其電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)整流、濾波等一系列辦理后經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路訃算出該電池的內(nèi)阻值。圖4為在線測(cè)量節(jié)余電量硬件框圖。2.2.2充電量計(jì)算充電量是經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能電池板接收輻射強(qiáng)度和電池板面積訃算獲取的。板接收輻射強(qiáng)度為單日輻射強(qiáng)度與sina的乘積，其中a為正午太陽(yáng)

10、輻射太陽(yáng)能電池與電池板的平均夾角。電池板面積可參照配置訃算部份的內(nèi)容，而且經(jīng)過(guò)優(yōu)化取得的。2.2.3節(jié)余電量計(jì)算經(jīng)過(guò)計(jì)算電流在時(shí)域上的積分，可得出電量轉(zhuǎn)變值，在路燈丄作前檢測(cè)到的電池電量作為初始電量，則節(jié)余電量為初始電量減去電量轉(zhuǎn)變值。同時(shí)經(jīng)過(guò)對(duì)MPPT電路的輸出電流做積分，作為電量轉(zhuǎn)變的校正當(dāng)，從而獲取較正確的節(jié)余電量值。圖5為節(jié)余電量計(jì)算流程圖。自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)1)Zighee無(wú)線通信系統(tǒng)連網(wǎng)保證整條路的路燈的開(kāi)，關(guān)時(shí)刻一致，馬路亮度均勻，保證駕駛安全，防備駕駛員視覺(jué)疲倦；實(shí)時(shí)傳達(dá)數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制：在線軟件升級(jí)，降低保護(hù)及調(diào)試本錢：待機(jī)睡眠，降低系統(tǒng)功耗。將Zigb

11、ee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于蓄電池牛產(chǎn)進(jìn)度中的充放電參數(shù)檢測(cè)中，將極大地提高產(chǎn)品測(cè)試的靈便性和靠得住性，對(duì)提高蓄電池牛產(chǎn)質(zhì)量和效率擁有重要意義問(wèn)。2)模塊化可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)的控制器的供電系統(tǒng)可以是模塊化的，設(shè)計(jì)釆用恒流充電方式，所以電池板可擴(kuò)展，LED模組可依照系統(tǒng)功率進(jìn)行并聯(lián)擴(kuò)展。依照如上訃算，詳盡設(shè)計(jì)框圖如圖6所示，為太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)硬件框架。圖7為太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)電路原理圖。自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)”3自適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器設(shè)計(jì)方案模擬開(kāi)關(guān)燈的時(shí)刻依照天安門起落旗時(shí)刻而定，如表1所示，全年最長(zhǎng)點(diǎn)燈時(shí)長(zhǎng)衣12月為小時(shí)，最短為小時(shí)。照明時(shí)刻分為3個(gè)時(shí)段，第一個(gè)時(shí)段從當(dāng)每天安門

12、降旗時(shí)刻開(kāi)始，為5個(gè)小時(shí)，第二個(gè)時(shí)段到清早5點(diǎn)，第三個(gè)時(shí)段從5點(diǎn)到滅安門升旗時(shí)刻，燈光明度各時(shí)段權(quán)重比為5:2:3,若是以100W光源為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則光源功耗最大為5kW-ho自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)”顯示依照表1中的數(shù)據(jù)得m的各月太陽(yáng)能電池板面積排列柱形罔，從而可以選定電池板的面積為柱形途中的拐點(diǎn)處2月的畫積值，太陽(yáng)電池板面積為工TH.蓄電池為115Ah?這樣選擇的原因是這樣可以保證全年85$的照明時(shí)刻，乘9下的15$為過(guò)放，但是要給白適應(yīng)調(diào)治留下一個(gè)調(diào)治余量，所以選擇以2月數(shù)據(jù)計(jì)算fn的太陽(yáng)能面積的值，即2m2,過(guò)放的狀況為3個(gè)月，過(guò)放比率為25匕從而有100/e的調(diào)治空間。自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器的設(shè)計(jì)”結(jié)論白適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了以MPPT電路為控制核心的智能太陽(yáng)能路燈控制器，擁有外圉電路簡(jiǎn)單，靠得住性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能