太阳能路灯的核心控制
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太阳能路灯的核心控制

2023-09-07

      太阳能路灯系统中重要的一环就是控制器。其性能直接影响到系统寿命,特别是蓄电池的寿命。系统通过控制器实现工作状态的管理、蓄电池剩余容量的管理、蓄电池的MPPT(最大光功率跟踪器)充电控制、主电源及备用电源剩的切换控制以及蓄电池的温度补偿等主要功能。控制器用工业级MCU(微控制器)作主控制器,通过对环境温度的测量。对蓄电池和太阳能电池组件电压、电流等参数的检测判断,控制MOSFET器件(金属氧化物半导体效应管)的开通和关断,达到各种控制和保护功能。太阳能灯具系统为直流型独立光伏系统,其工作原理如图l所示。太阳能电池组件将太阳能转化为电能,通过控制器进行控制及保护,将电能转变为化学能储存在蓄电池中。当用电时,蓄电池 再将化学能转化为电能,供直流负载使用,或者通过逆变器逆变为交流电供交流负载使用。只有当长时间无光照以致电池中的电能用完时,这个装置才停止工作。 太阳能路灯由以下几个部分组成:太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳,有的还要配置逆变器。太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太 阳的辐射能转换为电能,或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要用单晶硅、多晶硅为材料。单晶硅的光电转换效率为18%~21%,多晶硅为15%~19%。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。太阳能灯具系统中最重要的一环是控制器,其性能直接影响到系统寿命,特别是蓄电池的寿命。控制器用工业级MCU做主控制器,通过对环境温度的测量,对蓄电池和太阳能电池组件电 压、电流等参数的检测判断,控制MOSFET器件的开通和关断,达到各种控制和保护功能。


      太阳能路灯微机监控系统由微机主控线路、太阳能电池板、蓄电池充放电器、蓄电池组、LED光源驱动和LED灯等几部分组成。(1)微机主控线路 微机主控线路是整个系统的控制核心。MOSFET驱动模块采用高速光耦隔离,发射极输出,有短路保护和快速关断功 能。选用的MOSFET为隔离式、节能型单片机开关电源专用IC,驱动LED的全电压输入范围为 150-200V,输出电流为8~9A。输入电压范围宽,具有良好的电压调整率和负载调整率,抗干扰能力强,低功耗。 本系统通过充电驱动线路完成太阳能电池组向蓄电池的充电,电路中还提供了相应的保护措施。太阳能电池组由太阳能电池单体以串、并方式连接成组件,一个标准组件包括36片单体,使一个太阳能电池组件大约 能产生17V的电压,成为一个额定电压为12V的蓄电池池组。当应用系统需要更高的电压和电流组 件时,可把多个组件组成太阳能电池方阵,以获得所需要的电压和电流。 由于从光伏阵列得到的能量不总是与电子负载的需求相符,当光伏阵列本身不能提供足够的功 率时,蓄电池仍能使负载工作。如果电子负载需要在夜间或在多云或阴天时工作,就需要能量的存 储。蓄电池存储能量的大小设计为自主运行期间满足平均每日电子负载的需求。一般来说,应能储 备5~7天的夜间照明用电量。在独立光伏系统中,由光伏阵列产生的电能不总是在电能产生的同时 加以使用,所以在多数独立光伏系统中需要蓄电池。


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