太陽能警示燈-四燈爆閃燈

1、武武 威威 職職 業(yè)業(yè) 學(xué)學(xué) 院院 專專業(yè)業(yè)（專?？瓶疲┊厴I(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文論文）題 目 太陽能警示燈-四燈 爆閃燈 姓 名 學(xué) 號 指 導(dǎo) 老 師 完 成 日 期 教 學(xué) 系 能源工程系 摘要摘要人類社會生活水平的不斷提高，導(dǎo)致人類對能源的需求量也越來越大、能源緊缺的問題也越來越明顯。而且隨著世界各國石油、煤炭等化石燃料的匱乏，全國大部分地區(qū)為了對付缺電，實行了分地區(qū)分時段的拉閘限電措施。而交通燈作為重要的指揮工具，如果因為斷電而不能正常工作，變會造成許多交通隱患。因此，對如何更好的利用可再生資源成了全球關(guān)注的焦點本文主要介紹一種利用太陽能電池供電、用單片機程序控制的太陽能四燈爆閃燈。首先

2、介紹了太陽能四燈爆閃燈的工作過程及原理，其次對構(gòu)成太陽能四燈爆閃燈的太陽能光伏電池板、控制器、蓄電池、單片機等做了詳細介紹，最后對系統(tǒng)的容量設(shè)計及配置選型兩方面做了介紹。利用太陽能電池發(fā)出的電給太陽能四燈爆閃燈供電，并將多余的電能儲存但蓄電池內(nèi)，供太陽能四燈爆閃燈在夜晚或者陰雨天使用，保障太陽能四燈爆閃燈可以長時間的工作。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 太陽能四燈爆閃燈 太陽能電池板 蓄電池 控制器 單片機目目 錄錄第第 1 1 章章 太陽能四燈爆閃燈的設(shè)計方案太陽能四燈爆閃燈的設(shè)計方案 .1 11.1 設(shè)計要求 .11.2 設(shè)計方案 .1第第 2 2 章章 太陽能四燈爆閃燈太陽能四燈爆閃燈 .2 22.1 太

3、陽能四燈爆閃燈的作用 .22.2 太陽能四燈爆閃燈的組成 .22.3 太陽能四燈爆閃燈的工作原理 .2第第 3 3 章章 太陽能四燈爆閃燈的供電系統(tǒng)太陽能四燈爆閃燈的供電系統(tǒng) .4 43.1 太陽能電池組件 .43.1.1 電池組件的基本要求 .43.1.2 太陽能電池原理 .53.1.3 太陽能電池的特性.63.1.4 太陽能電池的分類.83.2 蓄電池 .83.2.1 蓄電池的分類.83.2.2 蓄電池的工作原理.113.2.3 鉛酸蓄電池的型號識別.123.2.4 鉛酸蓄電池的使用維護要點.123.3 控制器.133.3.1 光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù).143.3.2 控制器接線.15第第

4、 4 4 章章 太陽能四燈爆閃燈的控制系統(tǒng)太陽能四燈爆閃燈的控制系統(tǒng) .17174.1 控制系統(tǒng)中的電子元器件.174.2 控制系統(tǒng)-單片機.18總結(jié)總結(jié) .2121致謝致謝 .2222參考文獻參考文獻 .23231第第 1 章章 太陽能四燈爆閃燈的設(shè)計方案太陽能四燈爆閃燈的設(shè)計方案1.11.1 設(shè)計要求設(shè)計要求1.通過太陽能電池板及其備用蓄電池對太陽能四燈爆閃燈供電；2.用計算機輔助設(shè)計軟件 protel 設(shè)計電路原理圖，用 proteus 仿真軟件對電路進行仿真；3.以單片機為核心芯片，通過控制紅藍兩色 LED 燈在公路特殊路段起到警示作用；4.論文主要包括清晰地電路原理圖、設(shè)計外觀圖、仿

5、真圖；1.21.2 設(shè)計方案設(shè)計方案采用太陽能電池及備用蓄電池供電，確保太陽能四燈爆閃燈能在夜晚正常工作，并且可以在連續(xù)10個陰雨天里正常工作，采用單片機自動控制LED燈的閃爍頻率，由一面來工作，提高燈的閃爍頻率達到爆閃的效果。2第第 2 章章 太陽能四燈爆閃燈太陽能四燈爆閃燈2.12.1 太陽能四燈爆閃燈的作用太陽能四燈爆閃燈的作用太陽能四燈爆閃燈在工作生活中有以下的作用1.公路養(yǎng)護作業(yè)面前放置，做到提醒司機謹慎駕駛。2.在公路上存有交通安全隱患的危險路段安裝提示司機或行人注意，有效的起到警示作用，避免交通事故和意外事故的發(fā)生。如公路交叉路口、彎道、橋梁、公路邊村莊路口、學(xué)校門口、住宅小區(qū)、

6、廠區(qū)大門口等危險路段。如圖 2.1 所示為太陽能四燈爆閃燈。圖 2.1 太陽能四燈爆閃燈2.22.2 太陽能四燈爆閃燈的組成太陽能四燈爆閃燈的組成1.采用密封組合燈組，每組由 12 個 LED 燈組成；2.聚碳酸酯燈罩抗沖擊、耐老化、透明度高；3.閃光模式控制器，光控、過充、過放電保護。2.32.3 太陽能四燈爆閃燈的工作原理太陽能四燈爆閃燈的工作原理由太陽能電池組件及蓄電池供電、控制器控制供電時間段，由單片機程序?qū)μ柲芩臒舯W燈的閃爍進行控制，包括閃爍頻率和閃爍的程度。3 圖 2.2 太陽能四燈爆閃燈電路圖4第第 3 章章 太陽能四燈爆閃燈的供電系統(tǒng)太陽能四燈爆閃燈的供電系統(tǒng)在太陽能四燈爆

7、閃燈的工作過程中，主要給燈具提供電能的有太陽能電池組件以及配套的蓄電池組。3.13.1 太陽能電池組件太陽能電池組件太陽能電池組件也叫太陽能光伏組件，通常還簡稱為電池組件或光伏組件，英文名稱為“Solar Module”或“PV Module” 。電池組件是把多個單體的太陽電池片根據(jù)需要串、并聯(lián)起來，并通過專用材料和專門生產(chǎn)工藝進行封裝后的產(chǎn)品。目前易用的太陽能電池主要是晶體硅電池，分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池等幾種。圖 3.1 太陽能電池組件3.1.13.1.1 電池組件的基本要求電池組件的基本要求電池組件在應(yīng)用中要滿足以下要求：能夠提供足夠的機械強度，是電池組件

8、能經(jīng)受運輸、安裝和使用過程中，由于沖擊、震動等而產(chǎn)生的應(yīng)力，能經(jīng)受冰雹的沖擊力；具有良好的密封性，能夠防風(fēng)、防水，隔絕大氣條件下對太陽電池片的腐蝕；具有良好的電絕緣性能；抗紫外線輻射能力強；工作電壓和輸出功率可以按不同的要求進行設(shè)計，可以提供多種接線方式，滿足不同的電壓、電流和功率輸出的要求；因太陽電池片串、并聯(lián)組合引起的效率損失小；太陽電池片間連接可靠；工作壽命長，要求電池組件在自然條件下能夠使用 20 年以上；5在滿足前述條件下，封裝成本盡可能低。3.1.23.1.2 太陽能電池原理太陽能電池原理（1）太陽能電池光伏效應(yīng)：當光線照射太陽能電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給

9、了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在PN結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。如圖3-2所示圖3.2 太陽能光伏發(fā)電原理（2）太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率投射到太陽能電池整個光照面的光能只有一小部分可變成電能，這是因為它受很多因素的影響。太陽光在外層空間的輻射基本是恒定的，但經(jīng)過成分不同、厚度不同的大氣層的吸收，其中包括含量大而且多變的水蒸氣的選擇性吸收，到達地面的太陽能光譜隨時隨地都在發(fā)生變化。一般情況下，到達地面的太陽光光譜為0.34m。實際上，太陽能電池的效率要比理論計算值低的多

10、。因為太陽能電池在裝換過程中有很多損失，其損失概括起來有以下幾點。 投射到電池表面的光，一部分被反射掉而沒有進入電池，這種反射損失是一種相當大的損失。純凈的硅表面的反射率在0.41m波長范圍內(nèi)約為30%，而其他材料的反射率也相當高。為減少損失，在制造太陽能電池時會在純凈的硅表面鍍一薄層氧化硅以減少反射，這些膜在光譜范圍內(nèi)是透明的。 光線進入電池后能量大于“禁帶”寬度的光子被太陽能電池吸收，產(chǎn)生電子空穴對，但還有一部分剩余能量在短時間內(nèi)以熱的形式傳給了半導(dǎo)體晶格，也造成了損失；能量小于“禁帶”寬度的光子不能產(chǎn)生空穴對，而在太陽能電池中損失掉。對于硅太陽能電池，該損失占入射太陽能總能量的53%。6

11、 光激發(fā)產(chǎn)生的少數(shù)載流子中有一部分以擴散方式流到PN結(jié)，它是對電流輸出有貢獻的一部分，而另一部分則遠離結(jié)位置并在電池表面和內(nèi)部復(fù)合掉了。太陽能電池的開路電壓小于PN結(jié)接觸電勢差，這項損失為電壓因素損失。 太陽能電池的最大功率與開路電壓和短路電流乘積之比通常用FE（或CF）表示：FE=ImVm/IscVoc式中，IscVoc是太陽能電池的極限輸出功率；ImVm是太陽能電池的最大輸出功率。太陽能電池在開路和短路時的損失稱為開路損失和短路損失。 太陽能電池的串聯(lián)電阻、接觸電阻和薄膜層電阻也造成損失。3.1.33.1.3 太陽能電池的特性太陽能電池的特性（1）太陽能電池的光電特性當光照到太陽能電池上時

12、，在電池負載電阻R上和電池內(nèi)部，分別流過電流IR和IJ。其中，IJ為通過PN結(jié)的正向電流。當光照恒定時，光電流IP=IR+IJ也恒定。光電流在太陽能電池內(nèi)、外的流動，可用等效電路表示，光電池端的電壓VJ應(yīng)與電阻上的電壓VR相等，光電池的電流IJ隨VJ的變化呈指數(shù)關(guān)系：IJ=IpeqVJ/AkT-1式中，q為電子電荷，取值1.610-10C；T為絕對溫度，單位為K;k為玻爾茲曼常數(shù)，取值1.38010-23J/K或0.8610-4eV/K;A為太陽能電池的有效面積，單位為mm2。負載電阻R上的電流和電壓關(guān)系為Vj=IRR從上式可得出負載電阻上的電流和電壓之間的關(guān)系為R=Vj/I，負載電阻上的電壓

13、降和結(jié)電壓相等，負載電阻R上得到的電功率為IVj。太陽能電池要獲得高的轉(zhuǎn)換效率就必須在一定的太陽輻射下輸出盡可能大的功率IVj。（2)太陽能電池的光譜特性太陽能電池的光譜特性是指太陽能電池在太陽光輻射能量相同時，其光生電流隨輻射光波長變化的關(guān)系。在太陽能電池中，只有那些能量大于其材料“禁帶”寬度的光子才能在被吸收時在光伏材料中產(chǎn)生電子空穴對，而那些能量小于“禁帶”寬度的光子即使被吸收也不能產(chǎn)生電子空穴對。光伏材料對光的吸收存在一個截止波長。理論分析表明，對太陽光而言，能得到最佳工作性能的光伏材料應(yīng)有1.5eV的“禁帶”寬度,當“禁帶”寬度增加時，被光伏材料吸收的總太陽能就會越來越多。7每種太陽

14、能電池對太陽光都有自己的光譜曲線，它表明太陽能電池對不同波長光的靈敏度（光電轉(zhuǎn)換能力）。表3-1給出了不同光伏材料的截止波長和太陽能吸收效率。當太陽光照到太陽能電池上時，某一波長的光和太陽能電池相對于該波長波的光譜靈敏度，決定該波長波的光生電流值，而太陽能電池總的光生電流值是各個波長光的光生電流值得總和。表3.1 光伏材料特性材料禁帶寬度/eV截止波長/m太陽能吸收效率/%硅1.11.176砷化鎵1.350.965磷化銦1.250.9769碲化鎘1.450.8461硒1.50.8158(3)太陽能電池的IV特性太陽能電池組件的電氣特性主要是指IV輸出特性，也稱伏安特性曲線，如圖3-3所示。圖3

15、-3太陽能電池I-V特性曲線太陽能電池的IV特性與二極管的特性相似，一般稱為IV曲線特性。在太陽能IV曲線中，短路電流（Isc）、開路電壓（Voc）及最大功率（Pmpp）是太陽能電池的主要技術(shù)參數(shù)。(4）太陽能電池的主要技術(shù)參數(shù)光電轉(zhuǎn)換效率。光電轉(zhuǎn)換效率是評估太陽能電池性能的重要指標，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是指太陽能電池將接收到的光能轉(zhuǎn)換成電能你的比率，即8=P0/E100%式中，為光電轉(zhuǎn)換效率；P0為輸出功率；E為太陽能電池板被照射的太陽能量。太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率是決定太陽能電池是否具有使用價值的重要因素。晶體硅類太陽能電池的理論光電轉(zhuǎn)換效率極限為29%，而現(xiàn)在的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)

16、換效率為17%19%，因此，太陽能電池在技術(shù)上還有很大的發(fā)展空間。單體太陽能電池的輸出電壓V為0.40.6V，喲偶材料物理特性決定。填充因子FF是評估太陽光電池帶負載能力的重要指標，而FF=(ImVm)/(IscVoc)式中，Im為短路電流；Vm為開路電壓；Isc為最佳工作電流；Voc為最佳工作電壓。太陽能電池的功率輸出能力與其面積大小密切相關(guān)，面積越大，在相同的光照條件下輸出功率也越大。太陽能呢電池的優(yōu)劣主要由開路電壓和短路電流這兩項指標來衡量。3.1.43.1.4 太陽能電池的分類太陽能電池的分類制作太陽能電池主要以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生的光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)。根

17、據(jù)材料不同，太陽能電池分類如圖3-4所示。 圖3.4 太陽能電池的分類3.23.2 蓄電池蓄電池在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，常用的儲能電池及器件有鉛酸蓄電池、堿性蓄電池、鋰離子蓄電池和磷酸鐵鋰蓄電池、鎳氫蓄電池及超級電容器等，他們分9別應(yīng)用與太陽能光伏發(fā)電的不同場合或產(chǎn)品中。由于性能及成本的原因，目前應(yīng)用最多、最廣泛的還是鉛酸蓄電池。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)對蓄電池的基本要求：自放電率低；使用壽命長；深放電能力強；少維護或面維護；充電效率高；工作溫度范圍寬；價格低廉。3.2.13.2.1 蓄電池的分類蓄電池的分類（1）蓄電池的分類就目前市場上的主流產(chǎn)品而言，有四類蓄電池：鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、鎳氫蓄

18、電池、鎘鎳蓄電池。蓄電池能夠反復(fù)運用，符合經(jīng)濟實用原則，這是最大優(yōu)點；蓄電池還具有電壓穩(wěn)定、供電可靠、移動方便等優(yōu)點。因此蓄電池廣泛的應(yīng)用與發(fā)電廠、變電站、通信系統(tǒng)、電動汽車、航空航天等領(lǐng)域。下圖為太陽能蓄電池圖圖3.5太陽能蓄電池蓄電池的性能參數(shù)很多，主要有四個指標：工作電壓，蓄電池放電曲線上的平臺電壓。蓄電池容量，常用安時（A.h）或毫安時（mA.h）表示。工作溫區(qū)，蓄電池正常放電的溫度范圍。循環(huán)壽命，蓄電池正常工作的充放電次數(shù)。普通蓄電池由于具有使用壽命短、效率低、維護復(fù)雜所產(chǎn)生的酸霧污染環(huán)境等問題，其使用范圍很有限，目前已逐漸被淘汰。VRLA蓄電池（閥控密封式鉛酸蓄電池）整體才用密封結(jié)

19、構(gòu)，不存在普通鉛酸蓄電池的氣漲、電解液滲漏等現(xiàn)象，使用安全可靠、能量高、成本低、壽命長（十年）、容量大（是普通鉛酸蓄電池的兩倍）、不漏液、安全、不污染、可回收、使用方便，正常運行10時無需對點解進行檢測盒調(diào)酸加水。VRLA蓄電池已被廣泛應(yīng)用到店里、郵電通信、船舶交通、應(yīng)急照明等許多領(lǐng)域。VRLA蓄電池的基本結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。它由正負極板、隔板、電解液、安全閥、氣塞、外殼等部分組成。 圖3.6 蓄電池的基本結(jié)構(gòu)2）蓄電池技術(shù)指標（1）蓄電池的容量蓄電池在一定的放電條件下所能給出的電量稱為蓄電池的容量，常用C表示。然而，蓄電池作為電源，由于其端電壓是一個變值，選用安培小時（A.h）表示蓄電池的電

20、源特性，更為準確。蓄電池容量的定義為idtQt0理論上，t可以趨于無窮，但實際上，當蓄電池放電低于終止電壓時，蓄電池就無法為負載提供正常工作的電壓，這可能孫桓蓄電池，故對t值有限制。所謂終止電壓指蓄電池低于這一規(guī)定的電壓時，蓄電池就無法為負載提供正常工作的電壓。換言之，蓄電池在低于總之電壓的情況下繼續(xù)放電使用，可能會造成蓄電池永久性損壞。在蓄電池行業(yè)中，一小時或分鐘表示蓄電池可持續(xù)放電時間，常見的有：C24、C20、C10、C8、C3、C1等標稱容量值。蓄電池容量可分為理論容量、額定容量、實際容量。理論容量是吧活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計算而得到的最高理論值。實際容量是指蓄電池在一定條件下所能

21、輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，其值小于理論容量。額定容量也稱標稱容量、保證容量，按國家或有關(guān)部門頒發(fā)的標準，保證蓄電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。固定型蓄電池一般采用10小時率所放出的容量為蓄電池的額定容量，并用來標定蓄電池的型號。例如，額定容量為6A.h的蓄電池，C=6A.h；額定容量為24A.h的蓄電池，C=24A.h。11（2）蓄電池的電壓開路電壓。蓄電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。蓄電池的開路電壓等于蓄電池在外電路斷路時（即沒有電路通過兩極時）蓄電池的正極電位與負極電位之差。蓄電池的開路電壓用Vk表示，即Vk=Ez-Ef式中，Ez為蓄電池正極電位；E

22、f為蓄電池負極電位。工作電壓。指蓄電池接通負荷后在放電過程中顯示的電壓，又稱負荷（載）電壓或放電電壓。常用V表示，即V=Vk-I(R0+Rj)式中，I為蓄電池放電電壓；R0為蓄電池的歐姆電阻；Rj為蓄電池的極化電阻。初始電壓。蓄電池放電初始時的工作電壓稱為初始電壓。充電電壓。充電電壓是指蓄電池在充電時，外電源加在蓄電池兩端的電壓。浮充電壓。蓄電池的浮充電壓為充電器對蓄電池進行浮充電時設(shè)定的電壓值。蓄電池要求充電器應(yīng)有精確而穩(wěn)定的浮充電壓值，浮充電壓值高以為著儲存能量大，質(zhì)量差的蓄電池浮充電壓值一般較小，人為的提高浮充電壓值對蓄電池有害而無益。終止電壓。蓄電池放電終止電壓是蓄電池放電時電壓下降到

23、不能再繼續(xù)放電的最低工作電壓，一般規(guī)定固定型蓄電池10小時率放電時，單體蓄電池放電的終止電壓為1.8V（相對于單體2V蓄電池）。（3）蓄電池充放電曲線蓄電池電壓隨充電時間變化的曲線稱充電曲線；蓄電池電壓隨放電時間變化的曲線稱放電曲線。（4）放電時率與放電倍率放電時率。蓄電池的放電時率是以放點時間長短來表示蓄電池放電的速率，即蓄電池在規(guī)定的放電時間內(nèi)，以規(guī)定的電流放出的電量。放電倍率。放電倍率是放電電流為蓄電池額定容量的一個倍數(shù)。（5）能量和比能量能量。蓄電池的能量是指在一定的放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用W表示，其單位為瓦時（W.h）。蓄電池的能量分為理論能量和實際能量，理論能量可用

24、理論容量和電動勢的乘積表示，而蓄電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量與平均工作電壓的乘積 。12比能量。蓄電池的比能量是的單位體積或單位重量的蓄電池所給出的能量，分別稱為體積比能量或重量比能量,單位用W.h/L和W.h/kg。（6）功率和比功率功率。蓄電池的功率是指蓄電池在一定的放電制度下，在單位時間內(nèi)所給出能量的大小，常用P表示，單位為瓦（W）。蓄電池的功率分為理論功率和實際功率，理論功率為一定放電條件下的放電電流和電動勢的乘積，而蓄電池的實際功率為一定放電條件下的放電電流和平均工作電壓的乘積。比功率。蓄電池的比功率是指單位體積或單位質(zhì)量的蓄電池輸出的功率，分別稱為體積比功率（W/L）或

25、質(zhì)量比功率（W/kg）。比功率是蓄電池重要的性能技術(shù)指標，蓄電池的比功率大，表示它承受大電流放電的能力強。3.2.23.2.2 蓄電池的工作原理蓄電池的工作原理這里主要介紹應(yīng)用最廣泛的鉛酸蓄電池的工作原理，它正常充、放電的化學(xué)反應(yīng)式為PbO2+2H2SO4+Pb=2PbSO4+2H2O以上正常充、放電化學(xué)方程式為理想化的原理方程式，似乎只要不受到機械損傷，一塊鉛酸蓄電池可以無休止的使用下去，完成充、放電過程。在充電時，正極由硫酸鉛（PbSO4）轉(zhuǎn)化為二氧化鉛（PbO2）后將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在正極板中；負極由硫酸鉛（PbSO4）轉(zhuǎn)化為海綿狀鉛后，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在負極板中。在放電時，正

26、極由二氧化鉛（PbO2）變成硫酸鉛（PbSO4），將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能向負載供電，負極由海綿狀鉛變成硫酸鉛（PbSO4），將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能向負載供電。3.2.33.2.3 鉛酸蓄電池的型號識別鉛酸蓄電池的型號識別根據(jù)部頒標準JB 25991993的有關(guān)規(guī)定，鉛酸蓄電池的名稱由單體蓄電池的格數(shù)、型號、額定容量、電池功能和形狀等組成。通常分為三段表示。第1段為數(shù)字，表示單體電池的串聯(lián)數(shù)。每個單體蓄電池的標稱電壓為2V，當單體蓄電池串聯(lián)數(shù)為1時，第1段可省略，6V、12V蓄電池分別用3和6表示。第2段為24個漢語拼音字母，表示蓄電池的類型、功能和用途等。第3 段表示電池的額定容量。蓄電池常用漢語拼音

27、字母的含義如表3.2所示。13表3.2 蓄電池常用漢語拼音字母含義第1個字母含義第2、3、4個字母含義Q啟動用A干荷電式G固定用F防酸式D電瓶用FM閥控式密封N內(nèi)燃機車W無需維護T鐵路客車J膠體M摩托車用D帶液式KS礦燈酸性J激活式JC艦船用Q氣密式B航標用H濕荷式TK坦克用B半密閉式S閃光燈Y液密式3.2.43.2.4 鉛酸蓄電池的使用維護要點鉛酸蓄電池的使用維護要點蓄電池的安裝使用（1）蓄電池在安裝前應(yīng)檢查外觀有無破裂、漏酸。檢查接線端子極柱是否有彎曲和損壞。（2）用銅刷輕輕處理電池端子，是端子的接線部位露出金屬光澤，并用軟布擦拭電池表面的鉛屑和灰塵。（3）在電池連接過程中，請戴好防護手套

28、。（4）蓄電池在多只并聯(lián)使用時，按電池標識正、負極性依次排列，且連接電要擰緊，以防產(chǎn)生火花和接觸不良。（5）電池柜或架要放在實現(xiàn)確定的位置，注意電池柜與電池柜、墻壁及其他設(shè)備之間要留有5070cm的維修距離，并注意地板的承重能力是否滿足要求。（6）電池間的安裝距離通常為1015cm，以便對流冷卻。（7）蓄電池應(yīng)放在遠離熱源和容易產(chǎn)生火花的地方，不能在電池系統(tǒng)附近吸煙或使用明火。（8）將蓄電池和外部設(shè)備連接之前，要使設(shè)備處于關(guān)斷狀態(tài)，并且再次檢查蓄電池的連接極性是否正確，然后再將蓄電池的正極連接設(shè)備的正極端，蓄電池的負極連接設(shè)備的負極端，并緊固好連接線。（9）蓄電池或電池組需要并聯(lián)使用，一般不能

29、超過4只（組）并聯(lián)。14（10）不要單獨增加電池組中某幾個單體蓄電池的負載，否則將造成單體電池間容量的不平衡。（11）蓄電池間連接電纜應(yīng)盡可能短，不能僅考慮容量輸出來選擇電纜的大小規(guī)格，電纜的選擇還因考慮不能產(chǎn)生過大的電壓降。（12）特別提示：不同容量、不同廠家或不同新舊程度的蓄電池嚴禁連接在一起使用。（13）不準拆開或重新裝配蓄電池，也不能拆卸電池排泄閥或向電池中加入任何物質(zhì)。（14）如遇火災(zāi)不能用二氧化碳滅火器，可用干粉滅火器和1211滅火器。（15）條件許可的較大型光伏發(fā)電場（站），蓄電池室最好配備空調(diào)和凈化通風(fēng)設(shè)備，使環(huán)境溫度維持在2025 。3.33.3 控制器控制器在太陽能電池與蓄

30、電池給太陽能四燈爆閃燈供電的過程中，還需要一個重要的連接樞紐控制器?？刂破魇翘柲芄夥l(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。在小型光伏發(fā)電系統(tǒng)中，控制器主要用來保護蓄電池。在大中型系統(tǒng)中，控制器起著平衡光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及整個系統(tǒng)正常工作和顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)等重要作用?？刂破骺梢詥为毷褂茫部梢院湍孀兤鞯群蠟橐惑w。常見的蓄電池如圖4.1所示。圖4.1 常見的光伏控制器光伏控制器應(yīng)具有以下功能：防止蓄電池過充電或過放電，延長蓄電池壽命；防止電池板或光伏方陣、蓄電池極性反接；防止負載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi)部短路；具有防雷擊引起的擊穿保護；具有溫度補償?shù)墓δ埽伙@示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種狀態(tài)，包括蓄電池（組）

31、電壓、負載狀態(tài)、15光伏方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。3.3.13.3.1 光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù)光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù)(1)系統(tǒng)電壓系統(tǒng)電壓也叫額定工作電壓，是指光伏發(fā)電系統(tǒng)的直流工作電壓，電壓一般為12V和24V，中、大功率控制器也有48V、110V、220V等。(2)最大充電電流最大充電電流是指太陽電池組件或方陣輸出的最大電流，根據(jù)功率大小分為5A、6A、8A、10A、12A、15A、20A、30A、40A、50A、70A、100A、150A、200A、300A等多種規(guī)格。有些廠家用太陽電池組件最大功率來表示這一內(nèi)容，間接地體現(xiàn)了最大充電電流這一技術(shù)參數(shù)。(3

32、)太陽電池方陣輸入路數(shù)小功率光伏控制器一般都是單路輸入，而大功率光伏控制器都是由太陽電池方陣多路輸入，一般大功率光伏控制器可輸入6路，最多的課輸入12路、18路。(4)電路自身損耗控制器的電路自身損耗也是其主要技術(shù)參數(shù)之一，也叫空載損耗（靜態(tài)電流）或最大自消耗電流。為了降低控制器的損耗，提高光伏電源的轉(zhuǎn)換效率，控制器的電路自身損耗要盡可能低?？刂破鞯淖畲笞陨頁p耗不得超過其額定充電電流的1%或0.4W。根據(jù)電路不同自身損耗一般為520mA。(5)蓄電池的過充電保護電壓（HVD）蓄電池的過充電保護電壓也叫充滿斷開或過電壓關(guān)斷電壓，一般根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在14.114.5V（12V系統(tǒng)

33、）、28.229V（24V系統(tǒng)）和56.458v(48V系統(tǒng))之間，典型值分別為14.4V、28.8V和57.6V。蓄電池過充電保護的關(guān)斷恢復(fù)電壓（HVR）一般設(shè)定在13.113.4V（12V系統(tǒng)）、26.226.8V（24V 系統(tǒng)）和52.453.6V（48V系統(tǒng)）之間，典型值分別為13.2V、26.4V和52.8V。(6)蓄電池的過放電保護電壓（LVD）蓄電池的過放電保護電壓也叫欠電壓斷開或欠電壓關(guān)斷電壓，一般可根據(jù)需要及蓄電池類型的不同，設(shè)定在(7)蓄電池的充電浮充電壓蓄電池的充電浮充電壓一般為13.7V（12V系統(tǒng)）、27.4V（24V系統(tǒng)）和54.8V（48V系統(tǒng)）。16(8)溫度補

34、償控制器一般都具有溫度補償功能，以適應(yīng)不同的環(huán)境工作溫度，為蓄電池設(shè)置更為合理的充電電壓?？刂破鞯臏囟妊a償系數(shù)應(yīng)滿足蓄電池的技術(shù)要求，其溫度補償值一般為-20-40mV/。(9)工作環(huán)境溫度控制器的使用或工作環(huán)境溫度范圍隨廠家不同一般在-20+50之間。 (10)其他保護功能控制器輸入、輸出短路保護功能。控制器的輸入、輸出電路都要具有短路保護短路，提供短路保護功能。防反充保護功能?？刂破饕哂蟹乐剐铍姵叵蛱栯姵胤聪虺潆姷谋Ｗo功能。極性反接保護功能。太陽電池組件或蓄電池接入控制器，當極性接反時，控制器要具有保護電路的功能。防雷擊保護功能?？刂破鬏斎攵藨?yīng)具有防雷擊的保護功能，避雷器的類型和額定值

35、應(yīng)能確保吸收預(yù)期的沖擊能量。耐沖擊電壓和沖擊電流保護。在控制器的太陽電池輸入端施加1.25倍的標稱電壓持續(xù)1h，控制器不應(yīng)該損壞。使控制器充電回路電流達到標稱電流的1.25倍并持續(xù)1h，控制器也不應(yīng)該損壞。3 3.3.2.3.2 控制器接線控制器接線EPDC型雙路輸出控制器面板如圖5-1所示。在對控制器接線時應(yīng)使用多股銅芯絕緣導(dǎo)線。先確定導(dǎo)線長度，在保證安裝位置的情況下，盡可能減小連線長度，以減少電能損耗。應(yīng)按照4A/mm2的電流密度選擇銅導(dǎo)線截面積。 接線時先連接控制器端的蓄電池接線端子，再接蓄電池端，接線時注意正、負極不要反接。如果連接正確，控制器面板上的蓄電池指示燈應(yīng)亮，可通過按鍵對控制

36、器進行檢查。否則，需檢查接線是否正確。如果發(fā)生反接，不會燒熔斷器及損壞控制器任何部件。因熔斷器只作為控制器本身內(nèi)部電路短路的最終保護。連接太陽能電池導(dǎo)線時，先連接控制器端的太陽能電池接線端子，再接太陽能電池端，接線時注意正、負極不要接反，如果有陽光，控制器面板上的充電指示燈應(yīng)亮。否則，需檢查接線是否正確。最后將負載的連線接入控制器上的負載輸出端，接線時注意正、負極不要反接。當系統(tǒng)連接正常且有陽光照射到太陽能電池上時，控制器面板上的充電綠色指示燈為長亮，表示系統(tǒng)充電電路正常；當充電綠色指示燈出現(xiàn)快速閃爍時，17說明系統(tǒng)過電壓。蓄電池充電過程中使用了PWM控制方式，如果發(fā)生過放保護動作，再恢復(fù)充電

37、時，控制器先要提升充電電壓到設(shè)定值，并保持10min，而后降到直沖電壓，保持30min，以激活蓄電池，避免蓄電池硫化結(jié)晶，最后降到浮充電壓，并保持浮充電壓。如果沒有發(fā)生過放，將不會進入提升充電電壓方式，以防蓄電池失水。這些自動控制過程將使蓄電池達到最佳充電效果并保證或延長其使用壽命。蓄電池電壓在正常范圍時，狀態(tài)指示燈為綠色常亮；充滿后狀態(tài)指示燈為綠色慢閃；當蓄電池電壓降低到欠壓時狀態(tài)指示燈變?yōu)槌赛S色；當蓄電池電壓繼續(xù)降低到過放電壓時，狀態(tài)指示燈變?yōu)榧t色，此時控制器將自動關(guān)閉輸出。當蓄電池電壓恢復(fù)到正常工作范圍內(nèi)時，將自動使能輸出開關(guān)電路導(dǎo)通，狀態(tài)指示燈變?yōu)榫G色。當負載接通時，控制器面板上的負載

38、指示燈常亮。如果負載電流超過了控制器1.25倍的額定電流60s時，或負載電流超過了控制器1.5倍的額定電流5s時，指示燈為綠色慢閃，表示過載，控制器將關(guān)閉輸出。當負載或負載側(cè)出現(xiàn)短路故障時，控制器將立即關(guān)閉輸出，負載指示燈快閃。出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，應(yīng)當仔細檢查負載連接情況，斷開有故障的負載后，按一次按鍵，30s后恢復(fù)正常工作，或等到第二天可以正常工作。18第第 4 章章 太陽能四燈爆閃燈的控制系統(tǒng)太陽能四燈爆閃燈的控制系統(tǒng)太陽能四燈爆閃燈主要通過由單片機、電阻、電容等器件構(gòu)成的電路來控制的，其中單片機是主要的控制器件，它控制了太陽能四燈爆閃燈的閃爍。4.14.1 控制系統(tǒng)中的電子元器件控制系統(tǒng)中的

39、電子元器件在控制系統(tǒng)內(nèi)主要有電阻、電容、晶閘管等組成（1）電容 電容（Capacitance）亦稱作“電容量”，是指在給定電位差下的電荷儲藏量，記為C，國際單位是法拉（F）。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當導(dǎo)體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導(dǎo)體上，造成電荷的累積儲存，儲存的電荷量則稱為電容。電容是指容納電場的能力。任何靜電場都是由許多個電容組成，有靜電場就有電容，電容是用靜電場描述的。一般認為：孤立導(dǎo)體與無窮遠處構(gòu)成電容，導(dǎo)體接地等效于接到無窮遠處，并與大地連接成整體。一個電容器，如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，這個電容器的電容就是1法拉，即：C=Q/U 。但電容

40、的大小不是由Q（帶電量）或U（電壓）決定的，即電容的決定式為：C=S/4kd 。其中，是一個常數(shù)，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。常見的平行板電容器，電容為C=S/d（為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板面積，d為極板間的距離）。 圖5.1 電容圖（2）電阻 電阻（Resistance，通常用“R”表示），是一個物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。電阻元件的電阻值大小一般與溫度，材料，長度，還有橫截面積有關(guān)，衡量電阻受溫度影響大小的物理量是溫度系數(shù)，其定義為溫度每升高1時電阻值發(fā)生變化的百分數(shù)。電阻的主要物理特征是變電能為熱能，也可說它是一個耗能元件，電流

41、經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。對信號來說，交流與直流信號都可以通過電阻。19 圖5.2 簡單的電阻圖片（3）晶閘管 晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅；1957年美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化；晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極，陰極和門極； 晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管導(dǎo)通條件為：加正向電壓且門極有觸發(fā)電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示（舊標準中用字母“SCR”表示）。晶閘管（Thyristor）是一種開關(guān)元件，能在高電壓、大電流條件下工作，并且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設(shè)備。4.24.2 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)- -單片機單片機在太陽能四燈爆閃燈的控制中，單片機具有相當重要的作用，它對太陽能四燈爆閃燈的控制主要是對燈具的閃爍控制。在太陽能四燈爆閃燈的控制中，我們主要采用的是AT89C51單片機。AT89C51