太陽能照明原理、組成及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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　　隨著全球能源的日益緊張，太陽能光伏照明得到了迅速發(fā)展。在太陽能照明系統(tǒng)的發(fā)展中，人們不斷的對(duì)照明系統(tǒng)常用的控制模式進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)各種實(shí)際可行的工作模式，同時(shí)光源技術(shù)也在不斷的更新?lián)Q代中，蓄電池的充電模式也在不斷的研究探索中，有效利用率越來越高。在太陽能各個(gè)組成部分的發(fā)展和協(xié)調(diào)中，太陽能照明系統(tǒng)正在不斷發(fā)展完善。

　　1 太陽能燈的原理及組成

　　太陽能燈具系統(tǒng)為直流型獨(dú)立光伏系統(tǒng)。太陽能電池組件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，通過控制器進(jìn)行控制及保護(hù)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存在蓄電池中。當(dāng)用電時(shí)，蓄電池再將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，供直流負(fù)載使用，或者通過逆變器逆變?yōu)榻涣麟姽┙涣髫?fù)載使用。只有當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間無光照以致電池中的電能用完時(shí)，這個(gè)裝置才停止工作。

　　太陽能路燈由以下幾個(gè)部分組成：太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、光源、燈桿及燈具外殼，有的還要配置逆變器。

　　1)太陽能電池板

　　太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分，也是太陽能路燈中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能，或送至蓄電池中存儲(chǔ)起來。太陽能電池主要用單晶硅、多晶硅為材料。單晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率為13%～15%，多晶硅為11%～13%。目前最新的技術(shù)還包括光伏薄膜電池。

　　2)太陽能控制器

　　太陽能燈具系統(tǒng)中最重要的一環(huán)是控制器，其性能直接影響到系統(tǒng)壽命，特別是蓄電池的壽命?？刂破饔?a target="_blank">工業(yè)級(jí)MCU做主控制器，通過對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量，對(duì)蓄電池和太陽能電池組件電壓、電流等參數(shù)的檢測(cè)判斷，控制MOSFET器件的開通和關(guān)斷，達(dá)到各種控制和保護(hù)功能。

　　3)蓄電池

　　由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，容量過大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負(fù)荷(路燈)相匹配。可用一種簡(jiǎn)單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負(fù)載功率高出4倍以上，系統(tǒng)才能正常工作。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓20%～30%，才能保證給蓄電池正常負(fù)電。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗量高6倍以上為宜。

　　4)光源

　　太陽能路燈采用何種光源是太陽能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo)，一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、LED光源。

　　LED燈光源壽命長(zhǎng)，可達(dá)1000000小時(shí)，工作電壓低，不需要逆變器，光效較高，國(guó)產(chǎn)50lm/W，進(jìn)口80lm/W。隨著技術(shù)進(jìn)步，LED的性能將進(jìn)一步提高。

　　5)燈桿及燈具外殼燈桿的高度應(yīng)根據(jù)道路的寬度、燈具的間距，道路的照度標(biāo)準(zhǔn)確定。燈具外殼根據(jù)我們收集了許多國(guó)外太陽燈資料，在美觀和節(jié)能之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能，燈具外觀要求不高，相對(duì)實(shí)用就行。

　　2太陽能路燈照明控制系統(tǒng)

　　1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　太陽能路燈微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由微機(jī)主控線路、太陽能電池板、蓄電池充放電器、蓄電池組、LED光源驅(qū)動(dòng)和LED燈等幾部分組成。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示：

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　　圖1 太陽能路燈微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)