淺析自適應(yīng)太陽能路燈控制器的設(shè)計

1、淺析自適應(yīng)太陽能路燈控制器的設(shè)汁大陽能路燈以其無需鋪設(shè)電纜，不用耗老例能源等長處獲取了寬泛認可。但是太陽能路燈還存在一些問題造成其本錢偏高，黑得住性不堅固、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的花銷，而且增加了客戶的花銷本錢,也造成了資源浪費。第二是太陽能屬于不堅固能源，而且能量散布不均，夏天能量充分，但路燈使歷時刻短，冬季有效光照時刻短，但路燈使歷時刻長，大大降低了運行的靠得住性，其原因主要碰到太陽能路燈控制器路燈控制器/性能的影響。太陽能控制器是太陽能光伏系統(tǒng)中的核心部份，主要完成對蓄電池的充、放電、調(diào)光和路燈的開、美控制，和在過充、過放電、過載等狀況發(fā)生時對系統(tǒng)進行實時和有

2、效地保護，保證照明時刻，保證靠得住性，有效延長電池壽命，降低本錢。太陽能路燈控制器的主要設(shè)計要求和進展階段太陽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)，依照太陽能路燈蓄電池板特點，要設(shè)訃成恒流輸出：2）過充，過放保護；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）依照市場要求，產(chǎn)品模塊化。太陽能路燈控制器的進展到日詢?yōu)橹挂呀?jīng)經(jīng)歷了3個階段：第一代功能比較簡盹，開關(guān)燈控制需要外接光敏感覺器，準不時刻不可以設(shè)置，沒有電池保護電路，系統(tǒng)壽命超級短暫，特地快就被市場裁汰：第二代在第一代的基礎(chǔ)上，設(shè)置了電池保護電路，經(jīng)過太陽能路燈蓄電池組件收集光敬數(shù)據(jù)，經(jīng)過開關(guān)或程序設(shè)置準時，技術(shù)上有了

3、階躍式的進展，逐漸被市場贊成：第三代路燈控制器在于多半商家采用了充電控制功能，對蓄電池進行涓流充電，有效延長了電池壽命，降低了利用本錢，從而進一步擴大市場占有率。一個好的控制器可以填充致使解決純太陽能路燈的諸多問題，提高其呵靠性?？谶m應(yīng)太陽能供電路燈需要開發(fā)笫四代控制器，它的特點是擁有口適應(yīng)燈的功率調(diào)節(jié)功能，電量檢測和節(jié)余電量計算是必備的：同時擁有組網(wǎng)功能，這樣可以保持整條街的路燈亮度一致，并可以進行通信。二、自適應(yīng)自適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器的設(shè)計日前各樣現(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)計是值得推動的技術(shù)。設(shè)計目標網(wǎng)太陽口適應(yīng)單純太陽能供電路燈的設(shè)訃LI標：主要針對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，對于南風(fēng)能供電或風(fēng)光互補的路燈系統(tǒng)本設(shè)計相同適合：山于太陽能的不靠得住性和骨干道的照明設(shè)計標準的嚴格性，單純太陽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)控制需要太陽能和市電切換，則在本設(shè)計的基礎(chǔ)進步行精簡就好了。目標地址位于北京市內(nèi)。自適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器設(shè)計特點及功能白適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器設(shè)計方案的要旨：經(jīng)過精準控制，達到降低本錢，提高靠得住性的日的。主要擁有以下兒個特點及功能（以太陽能路燈儲能器件為鉛酸電池為例）：1）MPPT

5、電路依照太陽能路燈蓄電池板的特點，如將太陽能路燈蓄電池陣列的輸出電壓控制在某個恒定電壓值周圍，則太陽電池在整個工作進度中近似曰標在最大功率點處，太陽能電池組件的能量變換效率最高。利用PWM技術(shù)并經(jīng)過對負載穩(wěn)壓來實現(xiàn)對的恒流，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98紀能量變換效率為95$.理論上，利用MPPT技術(shù)會比傳統(tǒng)方式效率提高50匕實質(zhì)測試中，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）過充過放保護采用充電限壓，電池溫升檢測策略，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。但是絕大部份時刻蓄電池大體處于欠充狀態(tài)。同時通過對電池電壓的數(shù)據(jù)實時收集，利用軟件控制對電池采用限壓保護：經(jīng)過實時計算電池電量進行防過充過放保護，電量為丄00$時停止充電，電量為20$時停止放電，為延長其壽命，做了第二道防線。圖1為蓄電池過充保護流程圖。3、自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器的設(shè)計“3）智控開關(guān)，實時監(jiān)測，預(yù)警功能進行太陽能路燈電池板電流檢測，蓄電池電壓檢測，蓄電池電量監(jiān)測，和環(huán)境溫度的檢測，釆用光開時關(guān)，并實時上傳工作環(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為太陽能路燈的開、關(guān)控制流程網(wǎng)。自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器的設(shè)計”是否否SWilI工乍狀m工作狀態(tài)査試I否I程理卸

7、模咒是和上位點咬時I常S3鄒鄒回時W#是工俟狀杰修產(chǎn)|平為計算的幺時否燈紡売炭值回傳，牙燈央求允評?有的燈足￥Q圖2路燈的開、關(guān)控制流程圖4）殼度的自適應(yīng)調(diào)治平時太陽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電池板容量的5倍，其實這樣做其實不是能解決問題。由于陰雨天工作的幕得住性其實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)計為純太陽能供電，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)天的充電量來進行口適應(yīng)調(diào)治，在保證正常照明的同時，使電池的工作點長遠保持在高電位,而且使充放電深度在30E以下,依照電池循環(huán)壽命曲線，可以延長電池壽命4-5倍，有效降低太陽能路燈的本錢，提高黑得住性。以下將分別論述節(jié)余電量和充電量的計算進度。2.2.1電池電量檢測1）電量檢測的算法大量的實驗數(shù)據(jù)表示，電池老化時蓄電池的內(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的內(nèi)阻相差2-4倍，所以經(jīng)過測量電池內(nèi)阻可較正確地檢測電池電量。2）成立內(nèi)阻一電量一循環(huán)周期的關(guān)系曲線為了獲取實節(jié)氣余電量值，要成立一個電量和內(nèi)阻之間關(guān)系的數(shù)據(jù)庫。以時刻為標準，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）在線檢測電量在太陽能路燈工作開始從前檢測岀節(jié)余電量，采用交流壓降內(nèi)阻測量法測得內(nèi)阻值，經(jīng)過查做好的數(shù)據(jù)表，并進行數(shù)據(jù)校正，獲取對應(yīng)的電量值。給電池施加一個固定頻率和固定電流（日前一般利用丄kHz頻率、50mA小電沆），爾后對其電壓進行采樣，經(jīng)過整流、濾波等一系列辦理后經(jīng)過運放電路訃算出該電池的內(nèi)阻值。圖4為在線測量節(jié)余電量硬件框圖。2.2.2充電量計算充電量是經(jīng)過太陽能電池板接收輻射強度和電池板面積訃算獲取的。板接收輻射強度為單日輻射強度與sina的乘積，其中a為正午太陽

10、輻射太陽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)過優(yōu)化取得的。2.2.3節(jié)余電量計算經(jīng)過計算電流在時域上的積分，可得出電量轉(zhuǎn)變值，在路燈丄作前檢測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。同時經(jīng)過對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)余電量計算流程圖。自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器的設(shè)計1)Zighee無線通信系統(tǒng)連網(wǎng)保證整條路的路燈的開，關(guān)時刻一致，馬路亮度均勻，保證駕駛安全，防備駕駛員視覺疲倦；實時傳達數(shù)據(jù)，進行遠程監(jiān)測和控制：在線軟件升級，降低保護及調(diào)試本錢：待機睡眠，降低系統(tǒng)功耗。將Zigb

11、ee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于蓄電池牛產(chǎn)進度中的充放電參數(shù)檢測中，將極大地提高產(chǎn)品測試的靈便性和靠得住性，對提高蓄電池牛產(chǎn)質(zhì)量和效率擁有重要意義問。2)模塊化可擴展性設(shè)計的控制器的供電系統(tǒng)可以是模塊化的，設(shè)計釆用恒流充電方式，所以電池板可擴展，LED模組可依照系統(tǒng)功率進行并聯(lián)擴展。依照如上訃算，詳盡設(shè)計框圖如圖6所示，為太陽能路燈控制系統(tǒng)硬件框架。圖7為太陽能路燈控制系統(tǒng)電路原理圖。自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器的設(shè)計”3自適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器設(shè)計方案模擬開關(guān)燈的時刻依照天安門起落旗時刻而定，如表1所示，全年最長點燈時長衣12月為小時，最短為小時。照明時刻分為3個時段，第一個時段從當(dāng)每天安門

12、降旗時刻開始，為5個小時，第二個時段到清早5點，第三個時段從5點到滅安門升旗時刻，燈光明度各時段權(quán)重比為5:2:3,若是以100W光源為設(shè)計標準，則光源功耗最大為5kW-ho自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器的設(shè)計”顯示依照表1中的數(shù)據(jù)得m的各月太陽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處2月的畫積值，太陽電池板面積為工TH.蓄電池為115Ah?這樣選擇的原因是這樣可以保證全年85$的照明時刻，乘9下的15$為過放，但是要給白適應(yīng)調(diào)治留下一個調(diào)治余量，所以選擇以2月數(shù)據(jù)計算fn的太陽能面積的值，即2m2,過放的狀況為3個月，過放比率為25匕從而有100/e的調(diào)治空間。自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器的設(shè)計”結(jié)論白適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器的設(shè)計，實現(xiàn)了以MPPT電路為控制核心的智能太陽能路燈控制器，擁有外圉電路簡單，靠得住性高的特點，實現(xiàn)了太陽能