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常見(jiàn)問(wèn)題
太陽(yáng)能LED路燈技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2014/2/28 9:50:34 來(lái)源:本站
太陽(yáng)能路燈操控體系:
1.1 太陽(yáng)能電池:
太陽(yáng)能電池陣列是太陽(yáng)能路燈操控體系的輸入,為整個(gè)體系供給照明和操控所需電能,白日將太陽(yáng)能電池陣列所接納的光能改換為電能,對(duì)蓄電池進(jìn)行充電;晚上,太陽(yáng)能電池中止充電,輸出端開(kāi)路。在很多太陽(yáng)能電池中較常用的有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池及非晶硅太陽(yáng)能電池3種。多晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)工藝相對(duì)簡(jiǎn)略,報(bào)價(jià)比單晶低,適宜用于太陽(yáng)光足夠日照好的東西部區(qū)域。單晶硅太陽(yáng)能電池性能參數(shù)對(duì)比穩(wěn)定,適宜用于陰雨天對(duì)比多、陽(yáng)光相對(duì)不是很足夠的南邊區(qū)域。非晶硅太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光照條件需求對(duì)比低,適宜室外陽(yáng)光缺乏的情況下運(yùn)用。當(dāng)時(shí)單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能電池的光電改換功率為12%~15%左右,怎么進(jìn)步改換功率是當(dāng)時(shí)太陽(yáng)能運(yùn)用的研討要點(diǎn)之一。太陽(yáng)能電池方陣作業(yè)電壓通常為負(fù)載作業(yè)電壓的1.4倍。
1.2 蓄電池:
蓄電池是太陽(yáng)能照明體系的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)。白日,蓄電池將太陽(yáng)能電池輸出的電能改換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái),到夜間再改換回電能輸出給照明負(fù)載。當(dāng)時(shí)在太陽(yáng)能路燈體系中常用的蓄電池是閥控式密封鉛酸(VRLA)蓄電池,它具有不需補(bǔ)加酸水、無(wú)酸霧分出、可任意放置運(yùn)用、運(yùn)用清洗等長(zhǎng)處。
蓄電池容量過(guò)小,不可以滿意夜晚照明的需求;蓄電池過(guò)大,則一直處在虧電狀況,影響蓄電池壽數(shù),一起形成糟蹋。蓄電池應(yīng)與太陽(yáng)能電池、用電負(fù)荷(路燈)相匹配。太陽(yáng)能電池的電壓要超越蓄電池的作業(yè)電壓20%~30%,才干確保給蓄電池正常負(fù)電。
1.3 照明負(fù)載:通常太陽(yáng)能燈具選用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無(wú)極燈、LED光源。
(1)低壓節(jié)能燈:功率小,光效較高,運(yùn)用壽數(shù)可達(dá)2 000h,通常適宜太陽(yáng)能草坪燈、庭院燈;
(2)低壓鈉燈:低壓鈉燈光效高,但需逆變器,因而報(bào)價(jià)貴,整個(gè)體系造價(jià)高,選用較少;
(3)無(wú)極燈:功率小,光效較高。該燈在220V通常市電條件下運(yùn)用,壽數(shù)可以到達(dá)50000 h,但在太陽(yáng)能燈具上運(yùn)用時(shí)壽數(shù)大大削減和通常節(jié)能燈差不多;
(4)LED燈光源:壽數(shù)長(zhǎng),可達(dá)100000h,作業(yè)電壓低,光效較高。跟著技能進(jìn)步,LED的性能將進(jìn)一步進(jìn)步,LED作為太陽(yáng)能路燈的光源將是一種趨勢(shì)。
2 操控器硬件規(guī)劃:
作為太陽(yáng)能路燈操控體系的中心,太陽(yáng)能操控器規(guī)劃的好壞關(guān)系到整個(gè)體系能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
操控器的中心是R8C2K/L,它是當(dāng)時(shí)國(guó)際上片內(nèi)集成外圍模塊最多、功用最強(qiáng)的單片機(jī)種類之一,是高性能的16位單片機(jī)。它選用哈佛總線布局和RISC技能,指令履行功率高,功耗極低,帶有FLASH程序存儲(chǔ)器,裝備有5個(gè)端口28個(gè)雙向輸入輸出引腳,這些引腳大多數(shù)有第二、第三功用,內(nèi)嵌8個(gè)10位數(shù)字量精度的AD改換器,配有6個(gè)可完結(jié)脈寬調(diào)制波形輸出的CCP模塊。操控器首要的作業(yè)是白日完結(jié)太陽(yáng)能電池板對(duì)蓄電池充電的操控,晚上完結(jié)蓄電池對(duì)負(fù)載放電的操控,一起具有光控、時(shí)控功用,可以在白日夜間主動(dòng)切換。
2.1 電流電壓收集:
操控器收集太陽(yáng)能電池的電壓電流,用以完結(jié)太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)MPPT的盯梢;收集蓄電池的端電壓,避免蓄電池的過(guò)充及過(guò)放;收集溫度,用以完結(jié)溫度抵償。收集燈頭電壓、電流,完結(jié)對(duì)燈頭的恒流操控,電壓收集用電阻分壓法完結(jié),電流收集用分流器完結(jié)。
2.2 顯現(xiàn)模塊:
顯現(xiàn)模塊有作業(yè)正常提示,蓄電池過(guò)充、蓄電池欠壓等顯現(xiàn)功用,可選用兩個(gè)雙色LED發(fā)光二極管完結(jié),別離顯現(xiàn)充電和放電狀況。當(dāng)電壓由低到高改動(dòng)時(shí),指示燈由赤色到橙色到綠色突變色彩顯現(xiàn)電壓凹凸。充電狀況:當(dāng)蓄電池電壓低于26.0 V時(shí),LED1顯現(xiàn)橙色;當(dāng)蓄電池電壓在26.8 V~28.8 V之間時(shí),LED1顯現(xiàn)綠色;當(dāng)蓄電池電壓高28.8V時(shí),LED1顯現(xiàn)赤色。放電狀況:當(dāng)蓄電池電壓低于22.0V時(shí),LED2顯現(xiàn)橙色;當(dāng)蓄電池電壓在24.4V~24.8V之間時(shí),LED2顯現(xiàn)綠色;當(dāng)蓄電池電壓高于24.8V時(shí),LED2顯現(xiàn)赤色。
3 蓄電池充放電戰(zhàn)略:
作為太陽(yáng)能路燈照明體系儲(chǔ)能用的蓄電池因?yàn)榇嬖谶^(guò)放、過(guò)充、運(yùn)用壽數(shù)短等疑問(wèn),要挑選適宜的充放電戰(zhàn)略。一切的蓄電池充電進(jìn)程都有快充、過(guò)充和浮充3個(gè)期間,每個(gè)期間都有不一樣的充電需求,F(xiàn)行的充電辦法首要有恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、空隙式充電法等,這些充電辦法各有利弊。這篇文章規(guī)劃的操控器采納歸納運(yùn)用各充電辦法運(yùn)用于3期間充電。
(1)快充期間:蓄電池可以承受最大功率時(shí),采納太陽(yáng)能電池最大功率點(diǎn)盯梢對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)蓄電池端電壓到達(dá)改換門(mén)限值后,進(jìn)入過(guò)充期間。
(2)過(guò)充期間:選用恒壓充電法,給蓄電池一個(gè)較高的穩(wěn)定電壓,一起檢測(cè)充電電流。當(dāng)充電電流降到低于改換門(mén)限值時(shí),以為蓄電池電量已充溢,充電電路轉(zhuǎn)到浮充期間。
(3)浮充期間:蓄電池一旦挨近全充溢時(shí),其內(nèi)部的大多數(shù)活性物質(zhì)現(xiàn)已康復(fù)成本來(lái)的狀況, 這時(shí)候?yàn)楸苊膺^(guò)充,選用比正常充電更低的充電電壓進(jìn)行充電。浮充電壓依據(jù)蓄電池的實(shí)踐需求設(shè)定,對(duì)12 V的VRLA蓄電池來(lái)說(shuō),通常在13.4V~14.4 V之間。此刻,在溫差較大的區(qū)域,還大概進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臏囟鹊謨。合理思考溫度改?dòng)規(guī)模, 充電器大概依據(jù)蓄電池的溫度系數(shù)給予某種方式的抵償。因而,實(shí)踐可采納式(1)斷定浮充電壓Vf[4]:
Vf =V0+(T-25)c (1)
其間V0為基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓,即未進(jìn)行溫度抵償時(shí)的電壓,T為檢測(cè)到的當(dāng)時(shí)溫度,25℃為設(shè)定的基準(zhǔn)溫度,c為電壓溫度系數(shù),這兒可設(shè)置為0.0132。
4 最大功率點(diǎn)操控戰(zhàn)略:
因?yàn)樘?yáng)能電池的輸出電壓和輸出電流跟著日照強(qiáng)度和電池結(jié)溫的改動(dòng)具有激烈的非線性,因而在特定的作業(yè)環(huán)境下存在著一個(gè)僅有的最大功率輸出點(diǎn)MPP(Max Power Point )。在實(shí)踐運(yùn)用體系中,為了在相同的日照強(qiáng)度和電池結(jié)溫下取得盡可能多的電能,就存在著一個(gè)最大功率輸出點(diǎn)盯梢MPPT (MPP Tracking)的疑問(wèn)。MPPT指為充分利用太陽(yáng)能,操控改動(dòng)太陽(yáng)能電池陣列的輸出電壓或電流的辦法使陣列一直作業(yè)在最大功率點(diǎn)鄰近。
4.1 MPPT操控辦法:
為了完結(jié)太陽(yáng)電池最大功率點(diǎn)盯梢,國(guó)內(nèi)外提出了許多種完結(jié)辦法。首要辦法有[5]增量電導(dǎo)法( incremental conductance,簡(jiǎn)稱IncCond法)、曲線擬合法( curve-fitting)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)( neural network)、攪擾觀測(cè)法(perturbation and observation,簡(jiǎn)稱P&O法)等。并且,每一種操控辦法又有多種完結(jié)算法。
本操控器選用攪擾觀測(cè)法來(lái)完結(jié)MPPT。攪擾觀測(cè)法是經(jīng)過(guò)不斷改動(dòng)電池方陣的作業(yè)電壓,實(shí)時(shí)調(diào)查、對(duì)比前后兩點(diǎn)輸出功率值,以便改動(dòng)調(diào)理電壓的方向,結(jié)尾穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)。雖然體系作業(yè)點(diǎn)會(huì)在MPP兩邊存在振動(dòng)表象,形成必定的功率丟失,但此辦法布局簡(jiǎn)略,只需丈量電壓及電流兩個(gè)參數(shù),因而易于完結(jié)并得到廣泛運(yùn)用。
在電路的詳細(xì)完結(jié)中,攪擾觀測(cè)法可經(jīng)過(guò)DC-DC改換器來(lái)完結(jié)。DC-DC 改換電路(也稱為斬波電路或斬波器) 是接在直流電源和負(fù)載之間,經(jīng)過(guò)操控電壓將不可控的直流輸入變?yōu)榭煽氐闹绷鬏敵龅囊环N改換電路。從作業(yè)方式的視點(diǎn),DC-DC 改換電路又可分為升壓(Boost)、降壓(Buck)、升降壓(Boost-Buck)和丘克(Cuk)4種,其間降壓、升壓和升降壓式DC-DC改換電路是對(duì)比常用的類型。本操控器選用的是Buck型降壓電路。
4.2 DC-DC改換電路的完結(jié):
Buck型降壓電路原理如圖2所示。電路由開(kāi)關(guān)K、續(xù)流二極管D、儲(chǔ)能電感L、濾波電容C等構(gòu)成。當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),電源經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)K、電感L給負(fù)載供電,并將有些電能儲(chǔ)存在電感L以及電容C中。因?yàn)殡姼蠰的自感,在開(kāi)關(guān)接通后,電流增大得對(duì)比緩慢,即輸出不能馬上到達(dá)電源電壓值。必定時(shí)刻后,開(kāi)關(guān)斷開(kāi),因?yàn)殡姼蠰的自感效果,將堅(jiān)持電路中的電流不變,電流流過(guò)負(fù)載,經(jīng)過(guò)續(xù)流二極管D,回來(lái)電感L的左端,然后形成了一個(gè)回路。經(jīng)過(guò)操控開(kāi)關(guān)閉合跟斷開(kāi)的時(shí)刻(即PWM——脈沖寬度調(diào)制),就可以操控輸出電壓.
4.3 MPPT的操控流程
選用攪擾觀測(cè)法,準(zhǔn)則是電壓的改動(dòng)一直能讓太陽(yáng)能輸出功率朝大的方向改動(dòng)。因而,首先讓太陽(yáng)能電池以某個(gè)電壓輸出,收集電壓電流后核算得出它的輸出功率Pi,再與前一刻的輸出功率Pj進(jìn)行對(duì)比,若Pi<Pj,則修正脈寬使U=U-△U;若Pi>Pj,則使U=U+△U。依照以上準(zhǔn)則再測(cè)、再比、再修正脈寬,逐次迫臨太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)。
5 操控體系軟件規(guī)劃
操控器軟件的首要任務(wù)是:完結(jié)蓄電池的充電操控;完結(jié)電壓、電流的收集、處置和核算,完結(jié)MPPT操控算法;完結(jié)蓄電池對(duì)負(fù)載的放電操控。操控體系軟件選用模塊化程序規(guī)劃辦法,運(yùn)用E8A集成開(kāi)發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。
這篇文章所規(guī)劃的以R8C系列為操控中心的智能太陽(yáng)能路燈操控器,具有外圍電路簡(jiǎn)略、可靠性高的特色,完結(jié)了太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)盯梢,選用了合理的蓄電池充放電戰(zhàn)略,完結(jié)算法簡(jiǎn)略,既進(jìn)步了太陽(yáng)能電池板的運(yùn)用功率,又延長(zhǎng)了蓄電池的運(yùn)用壽數(shù),具有必定的參閱和推廣運(yùn)用價(jià)值。