自适应低日照地区的长寿命太阳能路灯系统的制作方法_3

文档序号:8626863阅读:来源:国知局
]所述的自适应低日照地区的长寿命太阳能路灯系统,优选的,所述电流采样电路包括:第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻、第十六电阻、第五电容、第六电容、第四二极管、第五二极管,
[0053]太阳能电池组件电流信号端连接第十三电阻一端,所述第十三电阻另一端分别连接第十四电阻一端和第五电容一端,所述第五电容一端还连接第四二极管负极和单片机电流信号输入端,所述第五电容另一端连接第十四电阻另一端和第四二极管正极,所述第四二极管正极还连接第五二极管负极,所述第五二极管正极连接单片机信号输入端,所述第五二极管正极还分别连接第六电容一端和第十六电阻一端,所述第六电容另一端分别连接第五二极管负极和第十六电阻另一端,所述第十六电阻一端还连接第十五电阻一端,所述第十五电阻另一端连接电压调整电路。
[0054]上述技术方案的有益效果为:所述电流采样电路电路布图合理,运行稳定可靠。
[0055]如图2所示,所述的自适应低日照地区的长寿命太阳能路灯系统,优选的,所述电压调整电路包括:第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第二十一电阻、第二十二电阻、第二十三电阻、第二十四电阻、第二十五电阻、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第一电感、第三晶体管、第四晶体管、第五三极管、第六三极管,
[0056]单片机电压降压调整端连接第八二极管负极和第十七电阻一端,所述第十七电阻另一端连接第六三极管基极,所述第八二极管正极连接第六三极管集电极,所述第六三极管发射极连接第二十三电阻一端和第三晶体管栅极,所述第三晶体管漏极连接蓄电池正极,所述第三晶体管源极连接第四晶体管源极和第一电感一端,所述第一电感一端还连接第六二极管负极,所述第六二极管正极连接采样电路,所述第六二极管正极还连接第四晶体管漏极,所述第四晶体管漏极还连接第二十一电阻一端,所述第二十一电阻另一端分别接地和连接第五三极管集电极,所述第五三极管发射极分别连接第二十电阻一端和第二十二电阻一端,所述第二十二电阻一端还连接第四晶体管栅极,所述第二十二电阻另一端连接第二十一电阻一端,所述第二十电阻另一端连接供电电源,所述第五三极管基极连接第十九电阻一端,所述第十九电阻另一端连接第十八电阻一端和单片机电压升压调整端,所述第一电感另一端连接第七二极管正极,所述第七二极管负极连接第七电容一端,所述第七电容另一端连接第六二极管正极,所述第七电容另一端还连接第二十五电阻一端,所述第二十五电阻另一端分别连接单片机电压直接输出端和第二十四电阻一端,第二十四电阻另一端连接LED灯正极和第七二极管负极,LED灯负极连接第二十五电阻一端。
[0057]上述技术方案的有益效果为:所述电压调整电路能够实现升压、降压和直通电源的功能。
[0058]所述的自适应低日照地区的长寿命太阳能路灯系统,优选的,所述充电开关阵列包括第一晶体管和第三晶体管,
[0059]放电开关阵列包括第二晶体管和第四晶体管,单片机的第一充电信号输出端连接第一晶体管栅极,单片机的第二充电信号输出端连接第三晶体管栅极,单片机的第一放电信号输出端连接第二晶体管栅极,单片机的第二放电信号输出端连接第三四晶体管栅极;
[0060]所述第一晶体管漏极分别连接第二晶体管源极和大容量储能电池正极,所述第二晶体管漏极连接超级电容一端,所述超级电容另一端连接太阳能电池板负极;
[0061]所述第三晶体管漏极连接长工作周期储能电池正极,所述第三晶体管漏极还连接第四晶体管源极,所述第四晶体管漏极连接超级电容一端。
[0062]上述技术方案的有益效果为:充电开关阵列和放电开关阵列能够有效的对蓄电池电能进行充放电操作。
[0063]所述的自适应低日照地区的长寿命太阳能路灯系统,优选的,所述长工作周期储能电池采用超级电容代替,
[0064]所述超级电容一端还连接路灯灯具正极,所述超级电容另一端连接路灯灯具负极,,所述长工作周期储能电池负极连接太阳能电池组件负极,所述大容量储能电池负极连接太阳能电池组件负极。
[0065]上述技术方案的有益效果为:所述超级电容能够进行电能积蓄,并且有效放电。
[0066]系统采用Buck DC/DC电压转换器以实现最大电流跟踪,以场效应管作为电子开关器件;采用PWM控制方式,工作频率为20-100kHz。在场效应管开关的一个周期内,电感的电流是连续的,则Buck DC/DC转换器的降压比等于PWM控制信号的占空比。所以MPPT的控制策略是通过调整PWM的占空比D来调整Buck DC/DC转换器的降压比,以达到调整发电设备工作电压为最大功率点(MPP)电压的目的。太阳能最高效的充电,最大限度的利用太阳能却保低日照地区太阳应用。
[0067]采用两种电池供电,充分发挥两种电池的充放电特性,使用容量小寿命长的磷酸铁理电池或具有50万次充放电的超级电容作为一号电池,一号电池负责每天的充放电及保证路灯一晚上的用电量。二号电池使用容量较大价格比较便宜的铅酸电池作为电能仓库。二号电池负责储存多余的电量和在天气不好时的备用电量,充分发挥两种不同电池的特性,延长太阳能路灯的使用寿命一倍以上。
[0068]采用Boost升压式和Buckt降压式转换电路的组合的构成输出电路实现宽电压输出自适应灯具参数。
[0069]通过调节负载两端的电压实现太阳电池的最大功率点跟踪。但是由于在太阳能路灯系统中负载是蓄电池,要调节负载两端的电压是做不到的,在我们的设计中通过一个DC到DC变换器来调节负载端的电流来实现最大功率跟踪。跟根P = VI功式得知,在电压不变的情况下,电流增大,功率也会增大并成线性关系。在系统中只要保证在不同的情况下维持电流最大,就能保证太阳能板工作在最大功率点上。
[0070]我们在设计中将DC到DC变换器接入太阳电池的输入回路,并将对DC到DC变换器的输入、输出电压和电流测量结果通过单片机的分析运算,由单片机输出PWM脉冲调节DC到DC转换器内部开关管占空比的变化等值改变其负载大小,控制太阳电池的输出电流以实现最大功率点跟踪。由于采用了升降压式(Buck2Boost)DC到DC转换电路来实现最大功率点跟踪,所以该方法电路简单、软硬件结合、控制方法灵活,可以跟随环境的变化,准确地光照太阳电池输出的最大功率点,同时在跟踪过程中引起输出电能的振荡和波动极小。
[0071]双电池的存能装置
[0072]太阳能路灯由于它工作性质白天充电晚上放电的这种工作模式,理论上只要太阳能电池板每天的发电量够一晚上的用电量,系统就可以永远的运行,但由于季节和天气的因数,一年中太阳能资金源分布置不均。由于成本和安全考虑太阳能电池板不可能用的很大,为保证在冬天或长期阴雨天能正常使用。电池一般配置的比较大。常规的储能装置一般采用一只铅酸电池或锂电池作为能量储存装置,采有铅酸电池价格便宜,但是寿命很短,般使用铅酸电池蓄电池只能使用1-2年,循环充放电次数300-500次。如采用锂电池可以提高寿命,但高昂的价格往往让人望而却步。本专利采用两块电池供电一号电池容量小负责每天的充放电及保证路灯一晚上的用电量。二号电池容量大作为电能仓库。只在I号电池不够用时,才使用2号电池的电量,充分发挥两种不同电池的特性,延长太阳能路灯的使用寿命一倍以上。
[0073]采用Boost升压式和Buckt降压式转换电路的组合的构成输出电路实现灯具宽电压输出自适应灯具参数。用户设定的负载的功率能过片机的串口或外部设定装置设定好以后。出厂时有相关初始设置,客户也可以进行自由设置。
[0074]系统先起动Buckt降压式转换电路,单片机控制PWM输出,使输出从OV逐渐升高,在过程中通过采样电路不断样输出的电压电流采样,通过微积分后进行乘积运算。求出实
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