千岛湖水下古城.doc

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1、太阳能路灯照明原理、组成及控制系统蓄电池,太阳能,光伏系统,交流电随着全球能源的日益紧张，太阳能光伏照明得到了迅速发展。在太阳能照明系统的发展中，人们不断的对照明系统常用的控制模式进行分析，设计各种实际可行的工作模式，同时光源技术也在不断的更新换代中，蓄电池的充电模式也在不断的研究探索中，有效利用率越来越高。在太阳能各个组成部分的发展和协调中，太阳能照明系统正在不断发展完善。1太阳能灯的原理及组成太阳能灯具系统为直流型独立光伏系统。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

2、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。1）太阳能电池板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13％～15％，多晶硅为11％～13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。2）太阳能控制器太阳能灯具系统中

3、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。3）蓄电池由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜

4、晚照明的需要，容量过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20%～30%，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。4）光源太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。LED灯光源寿命长，可达小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国产50lm

5、/W，进口80lm/W。随着技术进步，LED的性能将进一步提高。5）灯杆及灯具外壳灯杆的高度灯杆及灯具外壳灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距，道路的照度标准确定。灯具外壳根据我们收集了许多国外太阳灯资料，在美观和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观要求不高，相对实用就行。2太阳能路灯照明控制系统1）系统结构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。系统组成结构如图1所示：图1太阳能路灯微机监控系统组成结构（1）微机主控线路微机主控线路是整个系统的控制核心，控制整个太阳能路

6、灯系统的正常运行。微机主控线路具有测量功能，通过对太阳能电池板电压、蓄电池电压等参数的检测判断，控制相应线路的开通或关断，实现各种控制和保护功能。（2）充电驱动线路充电驱动线路由MOSFET驱动模块及MOSFET组成。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

7、供了相应的保护措施。（3）LED驱动线路由IGBT驱动模块及MOSFET组成，实现对路灯亮度的调节及路灯的开关。（4）太阳能电池组太阳能电池组由太阳能电池单体（工作电压约为0.5V,工作电流约为20～25mA/cm2,面积为10cm×10cm）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。（5）蓄电池组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

8、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