低功率风光互补led控制器设计分析

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1、低功率风光互补LED控制器设计分析黄修力（广东建设职业技术学院）摘要：木文主要根据普通的风光互补的控制器效率较低与耗电的一些缺点,以MEGA16的单片机做为控制的核心，利用最大功率的点跟踪技术，设计岀一款新的风光互补的路灯控制器。先介绍了关于风光互补的控制系统，最后设计出系统硬件的电路与软件的流程，蓄电池使用的是自适应的智能控制的三段式充电的方法。结果显示，该控制器的运行稳定，比普通控制器的效率提高10%,可以小幅度地提高系统发电的效率。关键词：低功率；风光互补；LED;控制器1引言缓解关于石化能源的消耗和污

2、染环境问题有效的方法是利用可再牛.的能源,综合地使用和开发可再生的能源利于保护环境，推进社会可持续发展。在能源开发与利用当中，在我国主要以煤炭和石油一些化石的资源为主，在开发绿色的可再生能源方面有所欠缺。对于日益严重的污染问题和资源枯竭的问题，风能与太阳能因为储量丰富，安全.清洁无污染优势H益被人们得到关注。在目前，风能与太阳能应用的领域非常广泛，例如可在海岛或者高速公路的路灯供电，可以应用到无人IX的通讯基站以及海上的航标，其效果较好，在改善关于偏远地区的居民的生活质量方面也起到非常重要的作用。在照明的领域

3、，在离M的地区风光互补的发电系统发挥着非常重要作用，其与LED结合可发挥对于绿色能源最大的效益。木文结合了丙藏昌都的太阳能路灯的项目对风光互补的系统控制器进行设计，对风能与太阳能实现最大功率的控制，并且管理与保护蓄电池，在一定的程度上来提高效率。2风光互补的路灯的控制系统风光互补的路灯的控制系统由太阳能的电池，风力的发电机，不可控的整流的AC/DC的模块，风光互补的控制器，蓄电池组以及直流的负载等构成。风光互补的控制器在整个控制的系统中是核心，它的工作状态和性能直接会使路灯的系统工作的效率受到影响以及各个模块

4、的工作的寿命，特别是蓄电池工作的寿命。蓄电池工作的寿命与放电的深度，工作的电压以及温度有非常大的关系，因此对控制的策略与系统关键的参数都要有很高要求。在现在的工程施工当中，蓄电池通常是埋到地下用来维持蓄电池稳定的周围环境。按照设计的要求，系统的负载是40瓦的LED路灯。先根据负载的功率，额定的工作电压，连续的工作吋间，太阳能电池的组件安装位置，气象的资料等条件来计算光伏电池和风力发电机的一些配置。光伏电池与风力发电机的配置主要的指标为风力发电机与光伏电池的总发电量要满足负载的用电量。3光伏电池光伏电池指将一种

5、太阳辐射通过光电的效应直接化成电能装置。西藏的地区是我国的太阳能资源第一类地区，其全年的日照吋间在3200到3300小吋之间，辐射的能量为670×1044kj/cm2到837×104kj/cm2,等同于225到285千克标准的煤燃烧发出的热量。例如在青藏高原，它的平均海拔的高度高于4千米，大气层的薄空气很清洁，透明度也较好，纬度低，日照的吋间长，太阳能的质量高，给系统功能的实现提供了很好的保证。本系统采用了发电机是300瓦的三相交流的永磁发电机，120瓦的光伏电池，采用两块12V,80

6、Ah的蓄电池电池。4控制策略与设计虽然风能和太阳能绿色清洁但还是存在一些局限，风能和太阳能相比其稳定性较差，但是太阳能因为得依赖光照的条件，所以在夜间不能利用。所以，在充电的设计当中，在白天主要设计太阳能，而在夜晚则全部利用风能的资源。蓄电池的电压可以利用控制器根据单片机的周期性来检测，由电压的情况来确定蓄电池的状态，并且设置充电的电压和最大电流的大小。根据蓄电池的参数来确定余量，充电到27.8V的时候，单片机将发出PWM的信号截止开关管，充电的冋路被切断；当放电到21.6V的吋候，将断开放电的冋路.蓄电池的

7、充电是采用技术成熟三阶段的充电方法，也就是MPPT的限流充电。系统放电是由软件来控制，从而简化了电路的设计。在充电的过程当中，为保证系统的安全，根据实时地检测风力的发电整流后的输出电压确定要不要开启卸荷的电路。在放电的过程当中，可通过串联对输出冋路的开关管进行调节输出的电流。如果放电的电流太大，可通过采样的反馈、单片机的关断输出、保护负载、减小占空比，延吋后重新开启放电的电路。4.1系统硬件的电路设计4.1.1主电路的设计光伏的输入与风力发电机的输入都采用的是非隔离升压拓扑的结构，功率的开关管是由驱动芯片来进

8、行驱动，对于单片机的PWM输出信号要在进驱动芯片之前增加放大的电路与腾柱图的电路来增加驱动的能力。控制光伏电池的最大输出的功率是由升压变换的电路来实现的，分别由功率的开关管、续流的二级管、储能的电感和滤波的电容组成。当开关管导通的时候，电感进行储能，电感的电流增加，续流的二极管截止，电容则向负载供电；当开关管截止的时候，电感上的电流减小，并释放能量。因为电感中得电流无法突变，电感将会产生感应的电动势