兼容太阳能和风能供电模式的led杆式照明装置的工作方法_2

文档序号:9928430阅读:来源:国知局
功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光,具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点,可广泛应用于道路。外罩可用制作,耐高温达135度,耐低温达-45度。
[0017]大功率LED光源已可以满足一般路灯所需的。一般的高压钠灯的光效是100LM/W,常用的大功率LED是50-60LM/W,用国外最好的LED芯片可以达到80LM/W,发光效率越高,意味着节能效果越好,这也是选择LED路灯最重要的指标之一。
[0018]现有技术中,LED杆式照明装置大批量应用还存在以下几个难点需要克服:
1)LED杆式照明装置对供电设备要求较高,在为了节能环保而使用自然界的能源时,缺少一套能兼顾太阳能和风能的具体供电电路,以保障在自行充电的情况下LED杆式照明装置的持续供电;
2)如何进行太阳能和风能之间供电的灵活切换;
3)如何优化现有的太阳能供电结构和风能供电结构,以提高供电效率。
[0019]为了克服上述不足,本发明搭建了一种昼夜充电的LED杆式照明装置,一方面,能够提供兼顾太阳能和风能的优化供电电路对LED路灯进行可靠的自行充电,另一方面,能够科学地根据太阳能的具体情况,启动太阳能供电和风能供电之间的灵活切换,从而全面提高LED路灯的充电效率。
[0020]图1为根据本发明实施方案示出的昼夜充电的LED杆式照明装置的结构方框图,所述照明装置包括电压采集设备和太阳能电池组件,电压采集设备采集太阳能电池组件的输出电压,用以提供昼夜判断的参考信号,所述参考信号用于所述照明装置的昼夜充电的切换。
[0021]接着,继续对本发明的昼夜充电的LED杆式照明装置的具体结构进行进一步的说明。
[0022]所述照明装置还包括:电压采集设备,设置在灯架顶部,与太阳能电池组件的太阳能输出接口连接,用于采集太阳能电池组件的输出电压,当输出电压大于等于预设太阳能电池组件电压阈值时,发出白天判断信号,当输出电压小于预设太阳能电池组件电压阈值时,发出黑夜判断信号。
[0023]所述照明装置还包括:太阳能电池组件,设置在灯架顶部,具有太阳能输出接口,用于输出太阳能转换后的电能,太阳能输出接口包括输出正端和输出负端。
[0024]所述照明装置还包括:同步Buck电路及其驱动模块,连接在太阳能输出接口和阀控密封式铅酸蓄电池之间,用于控制太阳能输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电。
[0025]所述照明装置还包括:升力风机主结构,设置在灯架顶部,包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备;三个叶片在风通过时,由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力,所述升力带动对应叶片旋转;偏航设备与三个叶片连接,用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆;轮毂与三个叶片连接,用于固定三个叶片,以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转,将风能转化为低转速的动能;传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器,齿轮箱通过低速轴与轮毂连接,通过高速轴与风力发电机连接,用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能,联轴器为一柔性轴,用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差,盘式制动器,为一液压动作的盘式制动器,用于机械刹车制动。
[0026]所述照明装置还包括:风力发电机,与升力风机主结构的齿轮箱连接,为一双馈异步发电机,用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能,风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口,定子绕组直连风力发电机输出接口,转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接,风力发电机输出接口为三相交流输出接口,用于输出风力电能;整流电路,与风力发电机输出接口连接,对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压。
[0027]所述照明装置还包括:滤波稳压电路,与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压,以输出稳压直流电压;第一电阻和第二电阻,串联后并联在滤波稳压电路的正负二端,第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端,第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端;第一电容和第二电容,串联后并联在滤波稳压电路的正负二端,第一电容的一端连接滤波稳压电路的正端,第二电容的一端连接滤波稳压电路的负端,第一电容的另一端连接第一电阻的另一端,第二电容的另一端连接第二电阻的另一端;第三电容,并联在滤波稳压电路的正负二端;第三电阻,其一端连接滤波稳压电路的正端。
[0028]所述照明装置还包括:第一开关管,为一P沟增强型MOS管,其漏极与第三电阻的另一端连接,其衬底与源极相连,其源极与滤波稳压电路的负端连接;手动卸荷电路,其两端分别与第一开关管的漏极和源极连接;第一防反二极管,其正端与滤波稳压电路的正端连接,其负端与第一开关管的漏极连接;第二开关管,为一 P沟增强型MOS管,其漏极与滤波稳压电路的正端连接,其衬底与源极相连;第二防反二极管,其正端与第二开关管的源极连接。
[0029]所述照明装置还包括:第四电容和第五电容,都并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间;第三防反二极管,并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间;第三开关管,为一 P沟增强型MOS管,其漏极与第三防反二极管的负端连接,其衬底与源极相连;第四防反二极管,并联在第三开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间;第一电感,其一端与第三开关管的源极连接;第六电容和第七电容,都并联在第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间;第五防反二极管,并联在第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间。
[0030]所述照明装置还包括:阀控密封式铅酸蓄电池,与同步Buck电路及其驱动模块连接,同时其正极与第五防反二极管的负极连接,其负极与第五防反二极管的正极连接;继电器,位于LED灯管和阀控密封式铅酸蓄电池之间,通过是否切断LED灯管和阀控密封式铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭;光耦,位于继电器和ARMll处理芯片之间,用于在ARMll处理芯片的控制下,决定继电器的切断操作。
[0031]所述照明装置还包括:ARM11处理芯片,与第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接,通过在第二开关管的栅极上施加PWM控制信号,确定第二开关管的通断,以控制风力发电机输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电的通断,还通过在第三开关管的栅极上施加占空比可调的HVM控制信号,以控制风力发电机输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电电压。
[0032]其中,ARMll处理芯片还与电压采集设备连接,当接收到黑夜判断信号,断开太阳能输出接口对铅酸蓄电池的充电,打通风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电,当接收到白天判断信号,打通太阳能输出接口对铅酸蓄电池的充电,断开风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电。
[0033]可选地,在所述照明装置中:风力发电机设置在灯架顶部;所述照明装置还包括:无线通信接口,与ARMl I处理芯片连接,用于无线发送黑夜判断信号或白天判断信号;无线通信接口为4G移动通信接口; ARMl I处理芯片与电压采集设备集成在一块集成电路板上。
[0034]另外,太阳能电池组件是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到,瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池组件是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池组件为主流,而以光化学效应工作的实施太阳能电池组件则还处于萌芽阶段。
[0035]自20世纪58年代起,美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。20世纪70年代能源危机时,让
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