MPPT太阳能LED路灯控制器设计.pdf

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1、广西轻工业2009年10月GUANGXIJOURNALOFLIGHTINDUSTRY机械与电气第10期（总第131期）MPPT太阳能LED路灯控制器设计谢曙光，胡侠君（宁波科兰照明电器有限公司，浙江宁波315000）【摘要】叙述了一种智能高效的光伏照明控制系统。对于提高输入端太阳能电池输入功效，提出了一种综合了梯度步长的导纳增量法和等步长查询法的新型MPPT算法，并且结合实际蓄电池充电各阶段采取不同充电策略，使算法更加符合实际运用。对于提高输出功率的利用率，提出了基于智能控制脉冲调制（PWM）的分时段LED调光方法。【

2、关键词】光伏照明系统；MPPT；LED调光【中图分类号】TK512TP274【文献标识码】A【文章编号】1003-2673(2009)10－61－021引言当前，由于化石能源日益枯竭与环境恶化的加剧引发了世2最大功率追踪（MMPPT）系统说明界性质的能源危机，世界主要的发达国家都开始重视可再生能2.1MPPT系统硬件的实现源的开发研究。太阳能作为清洁可再生能源以其蕴藏量巨大和太阳能电池通过充电回路对蓄电池进行充电，充电回路采普遍性得到世界新能源探索者们广泛关注。太阳是一个巨大无用BUCK型降压DC/DC电路（如图2）占

3、空比由单片机控制其尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总量（约输出范围0到100%，由BuckConverter电流连续工作状态输为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达1.73×107W，也出电压公式Uo=D*Uin其中D即为占空比，如图1可知，单片就是说太阳每秒照射到地球上的能量相当于500W吨煤。太阳机控制占空比，从而控制输出电压（即充电电压，V-I曲线的能电池是光能转换成电能的枢纽，它的转换效率直接决定整个V），输出电压随周围气候环境变化而相应变化，最终实现控制光伏系统对太阳光能的利用率，目前

4、我国实验室太阳能电池的追踪制最大功率点目地。效率已达25%（在光强为1000W/M2环境温度25℃测试条件下），一般商业化太阳能电池效率为13-17%。太阳能电池的输出功率不但与光照强度有关，还与负载电流大小有密切关系。从太阳能电池的，I-V曲线（如图1）可以发现存在一个最大功率点，为了获取当前日照下最多的能量，就必须采取措施使太阳能电池的负载特性能自动跟踪周围气候的变化条件，以得到最大的能量采集，称之为最大功率点追踪（MPPT）。图2充电系统框图2.2MPPT系统软件算法的实现MCU采用的是是Atmel公司的AVR系

5、列8位嵌入式RISC处理器，具有高性能、高保密性、低功耗等优点。程序存储器和数据存储器可独立访问的哈佛结构，代码执行效率高。系统采用的mega16处理器包含有16KB片内可编程FLASH程序存储器；512字节的E2PROM和1KBSRAM；同时片内集成了看门狗；8路10位ADC；3路可编程PWM输出；具有在线系图1太阳能电池I-V曲线统编程功能，片内资源丰富，集成度高，使用方便。半导体发光二极管（LED）照明是国际公认的新一代固态环境变化导致最大功率点的变化，由于太阳能电池本身的照明光源，具有节能、高效、长寿命、绿色环

6、保、无辐射等显著特存在差异性，因此没有固定关联函数将两种变化联系起来。算点。由于LED路灯的小功耗以及LED的直流供电等特性使得法流程如图3，由于最大功率追踪算法采取的是梯度步长和等其与太阳能相结合具有其他光源不具备的独特优势。太阳能路步长相结合的方式即保最大功率点的准确性又避免了追踪时灯中的太阳能电池占总成本的50%以上，因此如何降低太阳能间过长。本算法设置了入口条件，进入最大功率追踪入口条件电池板的成本是推广普及太阳能LED路灯的关键问题。在转为蓄电池没有进入浮充阶段，一旦蓄电池进入浮充阶段，充电换效率不变的情况下

7、只能从提高太阳能电池输出功率和更有效率不再是优先考虑因素，如果在这阶段仍然采取最大电流对效合理输出利用，最大功率点追踪（MPPT）能满足输出功率最蓄电池充电将会损伤蓄电池，影响其寿命，这时保护蓄电池成大化，而为达到合理输出利用目地本文提出了脉冲调制为首要控制目地。一旦一次最大功率点追踪完成系统将进入一（PWM）的分时段LED调光方法，并在实际应用中得到了验个相对稳定的工作状态，而重进入最大功率追踪需要触发条证。【作者简介】谢曙光（1983-），男，湖南郴州人，宁波科兰照明电器有限公司技术工程师，主要从事光伏应用产品研发

8、。61件，影响最大功率点因素主要有环境温度，日照强度，蓄电池电率LED路灯为了提高功效，降低散热成本均采用了LED驱动压匹配等因素；我们将环境温度差△T，日照强度差△J,蓄电池器。LED驱动采用的是变压恒流开关电源模式，因此在控制器电压差△U，分别设定一个阀值，其中一个参数达到或超出阀值端限流而在LED驱动级恒流产生冲突，结果当控