风光互补照明控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供风光互补照明控制系统，充分利用太阳能和风能互补，实现智能控制负载照明单元，提高负载的用电效率、延长蓄电池的使用寿命并提高整个风光互补发电系统的使用效率和使用寿命，节约能源，保证风能和太阳能的最高利用，还有具有防反接、防反充、定时等多重功能，包括风光互补控制器以及分别与所述风光互补控制器电控连接的风力发电机、太阳能组件、蓄电池、照明单元，风光互补控制器包括：CPU控制模块；风电转换模块，防反电路、采样电路，电源电路、负载开关电路，LED灯状态指示电路，风机手动刹车以及稳压浮充电路、定时电路、隔离电路。
【专利说明】风光互补照明控制系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及风电光电互补供电应用【技术领域】，特别是风光互补照明控制系统。
【背景技术】
[0002] 能源与环境问题已成为可持续发展面临的主要问题，太阳能和风能作为重要的可 再生能源，取之不尽、用之不竭，且利用其发电不会产生有害气体，清洁干净等优点受到人 们的重视，它们作为绿色环保新能源虽然暂时不能够完全取代煤炭和石油，但从一定程度 上可以减少煤炭和石油的用量，是适应时代发展和环保需求的新能源。近年来，小型的太阳 能和风能的应用得到了快速地发展，更有着广泛地应用前景 风光互补发电的优势在于：白天太阳光强时，风一般小，晚上没有太阳光，但风一般较 大；在夏季，风小而阳光较强，冬季，风大而阳光较弱。太阳能和风能在时间上的互补性使风 光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，因此风光互补发电系统是资源条件最好的独 立电源系统。
[0003] 太阳能和风能的资源有时还是会出现不确定性导致发电与用电负荷的不平衡，目 前风光系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但每天的发电量受天气的影响很大，如 何进一步节能，实现提高用电效率和使用寿命是一个急需解决的问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供风光互补照明控制系统，充分利用太阳能和风能互补， 实现智能控制负载照明单元，提高负载的用电效率、延长蓄电池的使用寿命并提高整个风 光互补发电系统的使用效率和使用寿命，节约能源，保证风能和太阳能的最高利用，还有具 有防反接、防反充、定时等多重功能。
[0005] 本发明所采取的技术方案是这样的：风光互补照明控制系统，包括风光互补控制 器以及分别与所述风光互补控制器电控连接的风力发电机、太阳能组件、蓄电池、照明单 元，所述风光互补控制器包括： CPU控制模块； 分别与所述CPU控制模块电控连接的： 风电转换模块，与所述风力发电机电控连接，用于将所述风力发电机输出的三相交流 电转换成直流电，为所述蓄电池充电； 采样电路，分别与太阳能组件、蓄电池电控连接，用于将来自所述蓄电池的电压和经太 阳能组件转化的电压经过所述采样电路调整成与所述CPU控制模块的电压相匹配的电压； 电源电路，与所述蓄电池相连接，用于为所述风光互补控制器提供电源；负载开关电 路，与所述照明单元电控连接，用于控制照明单元是否接通； 其特征在于：还包括： 防反电路，分别与所述风力发电机、太阳能组件、蓄电池相连接； LED灯状态指示电路，所述LED灯状态指示电路包括信息指示灯、工作指示灯、风光有 电指示灯； 风机手动刹车及稳压浮充电路，与所述风力发电机输出和太阳能组件电控连接，用于 使所述风力发电机停转；以及将风力发电机输出和太阳能组件输出的电压调整成与所述蓄 电池电压相匹配的电压； 定时电路，与照明单元电控连接，用于设定所述照明单元的工作时间； 隔离电路，分别与所述风机手动刹车及稳压浮充电路、负载开关电路相连接，用于防止 (PU控制模块的控制电路与照明单元以及风机手动刹车及稳压浮充电路之间有电的连接而 引起的干扰。
[0006] 进一步的，所述CPU控制模块为ATmegaS单片机，所述照明单元包括主灯L1和副 灯L2。
[0007] 进一步的，所述风电转换模块包括三相整流桥模块，所述三相整流桥模块的输入 端分别连接所述风力发电机的三相输出端，所述三相整流桥模块的输出端连接所述防反电 路，所述防反电路包括二极管DA、DB、DC。
[0008] 进一步的，所述LED灯状态指示电路包括与电源电路相连接的信息指示灯LED1、 工作指示灯LED2,与所述太阳能组件的输出端以及所述三相整流桥模块的输出端相连接的 风光有电指示灯LED3,信息指示灯LED1与单片机的PD0端口电控连接，工作指示灯LED2与 单片机的PB5端口电控连接。
[0009] 进一步的，所述电源电路模块包括了稳压器件LM7805、电位器VR1、熔丝FU、二极 管D1、电容C1、C2、C3, L7805将所述蓄电池输出的电压转为+5V电压，+5V用于所述CPU控 制模块以及其控制电路和隔离电路供电，电位器VR1与稳压器件LM7805的输出端相连接后 与单片机的PC2端口相连接，用于对+5V电压分压，调节所述照明单元的开灯电压。
[0010] 进一步的，所述定时电路包括4位的拨码开关SW-DIP4,4位的拨码开关SW-DIP4 的每一位分别连接保护电阻R5、R6、R7、R8后与单片机的H)7、H)6、H)5、PD4端口相连接。
[0011] 进一步的，所述风机手动刹车电路包括开关K，所述开关K与单片机的PD3端口电 控连接，所述风机手动刹车电路包括还包括了 M0S管控制电路，M0S管控制电路包括了 M0S 管Ql-a、Ql-b，M0S管Ql-a、Ql-b分别与三相整流桥模块的输出端电控连接，以实现开关K 闭合后，M0S管Ql-a、Ql-b导通，将风力发电机的电压强制拉短路，风力发电机阻力过大进 而停转。
[0012] 进一步的，所述负载开关电路包括了 M0S管Q2、Q3,所述M0S管Q2、Q3分别与所述 主灯L1和所述副灯L2电控连接。
[0013] 进一步的，所述采样电路包括二极管D20、D21、与所述太阳能组件输出端相连接的 分压电阻R30、R31，分压电阻R30、R31还与单片机的PC0端口电控连接；以及与所述蓄电池 的输出端相连接的分压电阻R32、R33,分压电阻R32、R33还与单片机的PC1端口电控连接， 分别用于将蓄电池的输出电压和太阳能组件的输出电压降低后给单片机输入。
[0014] 进一步的，所述隔离电路包括分别与负载开关电路的M0S管Q2、Q3、风机手动刹车 及稳压浮充电路的M0S管控制电路--对应电控连接的光耦IC20、IC21、IC22,光耦IC20、 IC21、IC22还分别与单片机的PB0、PB4、PB2端口电控连接，光耦IC20、IC21、IC22分别用 于主灯L1的控制信号、副灯L2的控制信号、风机手动刹车及稳压浮充电路的控制信号进行 隔离。
[0015] 本发明的有益效果是：通过对太阳能发电和风力发电以及对储能设备蓄电池充 电，根据实际环境能够智能的控制照明单元的工作时间，从而保证LED灯单纯的采用自身 的太阳能发电和风力发电进行独立长久的照明，达到智能控制LED输出，从而节约能源的 目的，因采用清洁能源，同时达到保护环境的目的，又能够有效地对系统中的风机进行刹车 保护，确保系统正常运行，使用方便，还有具有防反接、防反充等保护功能，更为安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的CPU控制芯片的外围电路图； 图2是本发明的电源电路的电路图； 图3是本发明的风电转换模块和防反电路的电路图； 图4是本发明的采样电路和隔离电路的电路图； 图5是本发明的负载开关电路的电路图； 图6是本发明的LED灯状态指示电路的电路图； 图7是本发明的风机手动刹车以及稳压浮充电路的电路图； 图8是本发明的定时电路的电路图； 图9是本发明的风光互补控制器的原理图。
【具体实施方式】
[0017] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不 用于限定本发明。
[0018] 见图1至图9,本发明包括：风光互补控制器以及分别与所述风光互补控制器电控 连接的风力发电机、太阳能组件、蓄电池、照明单元，所述风光互补控制器包括： CPU控制模块； 分别与所述CPU控制模块电控连接的： 风电转换模块，与所述风力发电机电控连接，用于将所述风力发电机输出的三相交流 电转换成直流电，为所述蓄电池充电； 采样电路，分别与太阳能组件、蓄电池电控连接，用于将来自所述蓄电池的电压和经太 阳能组件转化的电压经过所述采样电路调整成与所述CPU控制模块的电压相匹配的电压； 电源电路，与所述蓄电池相连接，用于为所述风光互补控制器提供电源；负载开关电 路，与所述照明单元电控连接，用于控制照明单元是否接通； 其特征在于：还包括： 防反电路，分别与所述风力发电机、太阳能组件、蓄电池相连接； LED灯状态指示电路，所述LED灯状态指示电路包括信息指示灯、工作指示灯、风光有 电指示灯； 风机手动刹车及稳压浮充电路，与所述风力发电机输出和太阳能组件电控连接，用于 使所述风力发电机停转；以及将风力发电机输出和太阳能组件输出的电压调整成与所述蓄 电池电压相匹配的电压； 定时电路，与照明单元电控连接，用于设定所述照明单元的工作时间； 隔离电路，分别与所述风机手动刹车及稳压浮充电路、负载开关电路相连接，用于防止 (PU控制模块的控制电路与照明单元以及风机手动刹车及稳压浮充电路之间有电的连接而 引起的干扰。
[0019] 进一步的，所述CPU控制模块为ATmegaS单片机，所述照明单元包括主灯L1和副 灯L2。
[0020] 进一步的，所述风电转换模块包括三相整流桥模块，所述三相整流桥模块的输入 端分别连接所述风力发电机的三相输出端，所述三相整流桥模块的输出端连接所述防反电 路，所述防反电路包括二极管DA、DB、DC。
[0021] 进一步的，所述LED灯状态指示电路包括与电源电路相连接的信息指示灯LED1、 工作指示灯LED2,与所述太阳能组件的输出端以及所述三相整流桥模块的输出端相连接的 风光有电指示灯LED3,信息指示灯LED1与单片机的PD0端口电控连接，工作指示灯LED2与 单片机的PB5端口电控连接。
[0022] 进一步的，所述电源电路模块包括了稳压器件LM7805、电位器VR1、熔丝FU、二极 管D1、电容C1、C2、C3, L7805将所述蓄电池输出的电压转为+5V电压，+5V用于所述CPU控 制模块以及其控制电路和隔离电路供电，电位器VR1与稳压器件LM7805的输出端相连接后 与单片机的PC2端口相连接，用于对+5V电压分压，调节所述照明单元的开灯电压。
[0023] 进一步的，所述定时电路包括4位的拨码开关SW-DIP4,4位的拨码开关SW-DIP4 的每一位分别连接保护电阻R5、R6、R7、R8后与单片机的H)7、H)6、H)5、PD4端口相连接。
[0024] 进一步的，所述风机手动刹车电路包括开关K，所述开关K与单片机的PD3端口电 控连接，所述风机手动刹车电路包括还包括了 M0S管控制电路，M0S管控制电路包括了 M0S 管Ql-a、Ql-b，M0S管Ql-a、Ql-b分别与三相整流桥模块的输出端电控连接，以实现开关K 闭合后，M0S管Ql-a、Ql-b导通，将风力发电机的电压强制拉短路，风力发电机阻力过大进 而停转。
[0025] 进一步的，所述负载开关电路包括了 M0S管Q2、Q3,所述M0S管Q2、Q3分别与所述 主灯L1和所述副灯L2电控连接。
[0026] 进一步的，所述采样电路包括二极管D20、D21、与所述太阳能组件输出端相连接的 分压电阻R30、R31，分压电阻R30、R31还与单片机的PC0端口电控连接；以及与所述蓄电池 的输出端相连接的分压电阻R32、R33,分压电阻R32、R33还与单片机的PC1端口电控连接， 分别用于将蓄电池的输出电压和太阳能组件的输出电压降低后给单片机输入。
[0027] 进一步的，所述隔离电路包括分别与负载开关电路的M0S管Q2、Q3、风机手动刹车 及稳压浮充电路的M0S管控制电路--对应电控连接的光耦IC20、IC21、IC22,光耦IC20、 IC21、IC22还分别与单片机的PB0、PB4、PB2端口电控连接，光耦IC20、IC21、IC22分别用 于主灯L1的控制信号、副灯L2的控制信号、风机手动刹车及稳压浮充电路的控制信号进行 隔离。
[0028] 下面对本发明的的各个电路结合实施例进行详细说明。
[0029] 蓄电池正负极分别为BAT+、BAT_，太阳能组件的输出端为S+、S-，风力发电机的三 相输出端口分别为W1、W2、W3 一、CPU控制模块 ATmega8单片机的外围电路图如图1所示，ATmega8单片机的PC2 口为开灯电压调节端 口；PCI 口为蓄电池采样电压端口；PCO 口为太阳能组件采样电压端口；PD7、PD6、PD5和ro4 四个口为定时控制端口；PD3 口为风机手动刹车控制端口；PD0 口为信息指示灯状态端口； PB5 口为工作指示灯状态口；PB4 口为副灯L2的控制端口；PB2 口为风机手动刹车的控制端 口及稳压浮充端口；PB0 口为主灯L1的控制端口，PD3为开关K的连接控制端口。
[0030] 二、风电转换模块 风电转换模块的电路图如图3所示，由于风力发电机的输出为三相交流电，本发明中 通过三相整流模块MDS100-10对三相交流电进行整流，使之输出为直流电。
[0031] 三、防反电路 防反电路的电路图如图3所示，防反二极管DA、DB、DC构成的防反电路具有防太阳能组 件反接功能，防反二极管DA串联于太阳能组件正极和蓄电池正极之间，防反二极管DA的允 许电流方向为太阳能组件正极流向蓄电池正极方向，防反二极管DC串联于三相整流桥模 块的输出端和蓄电池正极之间，防反二极管DC的允许电流方向为三相整流桥模块的输出 端流向蓄电池正极方向，具有的功能：防止蓄电池向太阳能组件反向充电；防止太阳能组 件反接；防止在夜间风力发电机对太阳能组件充电。
[0032] 四、采样电路 采样电路的电路图如图4所示，采样是因为蓄电池的输出电压和太阳能组件的输出电 压会较高，必须用电阻分压把两者的电压降低后给单片机输入，因为单片机的电源电压就 +5v。采样电路包括二极管D20、D21、与太阳能组件的输出端相连接的分压电阻R30、R31，分 压电阻R30、R31还与单片机的PC0端口电控连接；以及与蓄电池的输出端相连接的分压电 阻R32、R33,分压电阻R32、R33还与单片机的PC1端口电控连接，设计中采用电阻分压原理 对太阳能组件的输出电压和蓄电池的输出电压进行采样，并用接地电容进行滤波，然后输 送到单片机的A/D转换端口，二极管D20、D21是防止太阳能组件和蓄电池接反形成负电压 损坏CHJ。
[0033] 五、隔离电路 隔离电路的电路图如图4所示，隔离电路包括分别与负载开关电路的M0S管Q2、Q3、风 机手动刹车及稳压浮充电路的M0S管控制电路--对应电控连接的光耦IC20、IC21、IC22， 光耦IC20、IC21、IC22还分别与单片机的PB0、PB4、PB2端口电控连接，三个光耦IC20、IC21、 IC22分别用于主灯L1的控制信号、副灯L2的控制信号、风机手动刹车及稳压浮充电路的控 制信号进行隔离，隔离后的信号分别作用于控制主灯L1状态的M0S管Q2、控制副灯L2状态 的M0S管Q3、控制关停风机及稳压浮充的M0S管Ql-a、Ql-b。光耦隔离电路使被隔离的两 部分电路之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，特别是低压的 控制电路与外部高电压电路之间。如不进行信号隔离，也容易反串脉冲电压到单片机，造成 死机等现象，使得系统抗干扰能力强，能使系统更好的高效、高质量的电量转换及资源被利 用，经济效益乐观。
[0034] 六、电源电路 电源电路的电路图如图2所示，电源电路包括了稳压器件LM7805、电位器VR1、熔丝FU、 二极管D1、电容(：1工2、03，控制器中不同模块电路的供电电压等级不同，主要有+12￥和+5￥ 这两个电压等级，而且要求他们之间相互隔离。离网型风光互补系统是一个独立的供电系 统，因此需要有一个辅助电源电路来满足整个控制器的电压要求，在设计中采用了 LM7805 稳压器件，经LM7805稳压器件后输出+5V电压，用于单片机及其外围电路与隔离电路，电位 器VR1与稳压器件LM7805的输出端相连接后与单片机的PC2端口相连接，用于对+5V电 压分压，调节照明单元的开灯电压，用于调节两路负载光源主灯L1、副灯L2的开关灯电压， 使风光互补控制器用在不同的地区可以根据环境要求来预先调节开关灯电压，使得整个系 统随时都处于最佳的充放电状态，因而进一步提高了系统的稳定性和使用寿命，熔丝FU起 到过流和短路保护的作用，D1是对蓄电池的防反接保护，电容Cl、C2、C3起滤波作用。
[0035] 七、负载开关电路 负载开关电路的电路图如图5所示，负载开关电路包括了 M0S管Q2、Q3以及二极管D2、 D3, M0S管Q2、Q3分别与主灯L1和副灯L2电控连接，Q2, Q3是控制主灯L1和副灯L2是否 接通，二极管D2、D3对负载的照明单元的输入端起保护作用。
[0036] 八、LED灯状态指示电路 LED灯状态指示电路的电路图如图6所示，信息指示灯LED1、工作指示灯LED2与电源 电路相连接，风光有电指示灯LED3与太阳能电池的输出端以及三相整流桥模块的输出端 相连接，信息指示灯LED1与单片机的PD0端口电控连接，工作指示灯LED2与单片机的PB5 端口电控连接，风光有电指示灯LED3正端只和风机的输出直接连接，风机直流输出和太阳 能组件输出之间差了个防反二极管，LED3和太阳能组件是间接连接的。
[0037] 信息指示灯LED1，这个灯它有两种指示作用，分别是"欠压"和"夜间"，如信息指 示灯LED1快速闪，表示太阳能组件输出接近开灯电压，如信息指示灯LED1连续闪，表示太 阳能组件输出低于开灯电压，如如不闪，表示太阳能组件输出高于开灯电压，如如不闪，表 示太阳能组件输出高于开灯电压，如平光，表示处于欠压状态。这样设计为了节约资源，如 果用两个灯，会显得灯多而凌乱。
[0038] 当控制器接上接上蓄电池后，蓄电池中有电时，工作指示灯LED2就会每秒闪一 次，说明负载可工作。
[0039] 当控制器接上太阳能组件和风机后，若有光照或风力发电机转动，风光有电指示 灯LED3就会亮，说明太阳能组件和风力发电机能发电。
[0040] 九、风机手动刹车及稳压浮充电路 风机手动刹车及稳压浮充电路图如图7、图1所示，风机手动刹车电路包括开关K，开关 K与单片机的Η)3电控连接，风机手动刹车电路包括还包括了 M0S管控制电路，M0S管控制 电路包括了 M0S管Ql-a、Ql-b，M0S管Ql-a、Ql-b分别与三相整流桥模块的输出端电控连 接， 开关K闭合，单片机收到后将两个M0S管Ql-a、Ql-b导通，将风力发电机的电压强制拉 短路，风力发电机阻力过大而停转，避免在高速运转带来惯性、机械振动造成叶片损伤又很 好的将能量利用。
[0041] 开关K不闭合时，在单片机检测到蓄电池达到过充状态了，通过单片机PWM控制， 控制M0S管输入信号的占空比，来控制M0S管Ql-a、Ql-b的通断，使风力发电机输出和太阳 能组件输出达到和蓄电池一样的电压，从而实现稳压浮充。
[0042] 10、定时电路 定时电路的电路图如图8所示，副灯L2为定时输出，可通过4位拨码开关SW-DIP4来 设定几个小时后自动关灯，就是灯启动后开始记几个小时，到时间后副灯自动熄灭。如拨动 拨码开关SW-DIP4,使之电平为0011，那么就是在3小时后自动关灯。
[0043] 本发明的系统具有以下优点： 1.利用太阳能和风能互补，由于二者在时间上的互补性，使发电时间变长，提高了能源 的利用率。
[0044] 2、具有主灯和副灯两路照明，可以实现傍晚主灯、副灯全亮增加照明、至接近午夜 开始关掉副灯结缘能源，天明路灯全部熄灭的程序流程自动控制功能；或常规光控控制。
[0045] 3、第2路副灯可以设定定时输出，可光控可定时，通过定时电路用户可以根据自 己的需要通过设定选择定时时间； 4、 采用无触点开关设计，双路负载照明单元有多种输出控制选择； 5、 具有蓄电池过充电与过放电保护的效果； 6、 防止反充功能，有效防止蓄电池向太阳能电池充电； 7、 防蓄电池反接功能； 8、 防太阳能组件反接功能； 9、 设置强制停转风力发电机功能，方便风机的调试与安装。
[0046] 此外，通过使用ATmega8单片机，可以实现防蓄电池放电振荡功能；即在蓄电池欠 压临界时关灯不久，蓄电池电压又回升至正常范围电压，频繁出现开灯、关灯现象；浮充充 电功能，当蓄电池达到过充保护点时，采用稳压充电方式；防蓄电池放电振荡功能的实现 是当电压低到欠压后，必须是太阳能板大于开灯电压以上，然后回落到开灯电压时，控制器 才会重新开灯。实际是对蓄电池进行白天充电的过程，以防止蓄电池欠压后重复开关灯的 现象，避免对蓄电池的伤害，强制停转风力发电机后，太阳能板来的电压也将会失去，不再 对蓄电池进行充电。
[0047] 系统测试 在测试中，选用100W风力发电机，60W的单晶硅太阳能组件，12V铅酸蓄电池，2个LED 光源L1、L2。
[0048] 为建立一个供电电压稳定、均衡的系统，就需把风力发电机和太阳能电池组件发 出的电能储存起来，稳定地向用电器供电。阀控密封式铅酸蓄电池有成本低、容量大及免维 护的特性，是风光互补发电系统储能的首选，在本装置中采用12V免维护铅酸蓄电池。
[0049] 本系统中采用LED光源，LED照明光源是一种新型固态冷光源，它具有节约能亮、 电压低、电流小和亮度高的特点，适合用于风光互补发电系统中，且可省去逆变器。
[0050] 测试参数： 蓄电池额定配接电压 12V 蓄电池欠压电压 10. 5V 蓄电池过充电压 13. 8V 控制器第1路主灯输出电流 10A 控制器第2路副灯输出电流 10A 光控开灯电压 3. 5V 光控关灯电压 4.0V 控制器第2路副灯定时范围 1~16小时 太阳能组件配接最大功率 120W 风力发电机配接最大功率 120W 控制器最大总输入配接功率 240W 智能风光互补控制器的光控作用，是通过利用太阳能组件实现的，当傍晚光线变暗时， 主灯、副灯自动全亮，程序自动进入计时状态，接近午夜时系统开始关掉副灯，能够起到节 能的作用。
[0051] 对于本风光互补控制器，设定好的光控开灯电压是3. 5V，关灯电压是4V，这都是 太阳能组件的输出电压。从白天到傍晚，太阳能组件电压逐渐降低，电压降低至3. 5V时，自 动开灯，夜晚到天明，太阳能组件电压开始上升，上升至4V时，灯自动熄灭。开灯电压和关 灯电压之间有个回差，也就是说，如果是原来5V向3V下降压到3. 6-4V之间，灯不会开启。 如果是原来3V向上升压到3. 5-3. 9V之间，灯也不会开启。
[0052] 电源电路中包括了一个电位器VR1，电位器VR1的作用是用来作为开灯调节控制 器来设定开灯电压。开灯电压可以通过电位器VR1改变，如果要改变开灯电压，只要将太阳 能组件电压改变到要开灯的电压，然后旋动电位器VR1，刚好开灯就可以，关灯就是此时的 开灯电压加〇. 5V。也可以修改为4. 5V和5V，这些是经验值，在城市中，路灯上调一般都是 这样的，然而对于城市郊区的路灯应该调为3. 5V-4. 5V较好，这是因为环境不同，背景光照 不同。
[0053] 环境从暗变亮，或者环境从亮变暗，关灯和开灯都会有一定的延迟，为20S左右， 对于环境而言，这样是为了避免光的干扰的，例如，路灯装在上坡路或下坡路，汽车灯颠簸 后，照到了太阳能组件上，不进行延时，那就会关灯了。
[0054] 通过4位拨码开关来设定几个小时后自动关灯，就是灯启动后开始记几个小时， 到时间后副灯自动熄灭。如拨动拨码开关，使之电平为0011，那么就是在3小时后自动关 灯。因为一昼夜分别为12小时，通过4位拨码开关完全能够达到所需要设定的时间 闭合风机手动刹车电路的开关K，程序收到后将两个M0S管Ql-a、Ql-b导通，将风力发 电机的电压强制拉短路，风力发电机阻力过大而停转。风力发电机在正常转动中，拨动开关 后在一分钟内就会慢慢停下来，因不同风力发电机的惯性和阻力有所不同，所以停转时间 也有差异，对于系统中所用的100W小型风力发电机而言，停转时间大致为30秒。
[0055] LED3为风光有电指示灯，当控制器接上太阳能组件和风力发电机后，若有光照或 风力发电机转动，LED3就会亮，说明太阳能组件和风力发电机能发电。
[0056] LED2为工作指示灯，当控制器接上接上蓄电池后，如果蓄电池中有电时，LED2就 会每秒闪一次，说明负载可以工作。
[0057] LED1为信息指示灯，这个灯有两种指示作用，分别是"欠压"和"夜间"，这样可以节 约资源，如果用两个灯会显得灯太多，太凌乱。给太阳能组件提供一个光源，当光源照射到 太阳能组件上，如果LED1快速闪动，则表示太阳能组件输出电压接近开灯电压，如果LED2 连续闪动，则表示太阳能组件输出电压低于开灯电压，如果LED1不闪，则表示太阳能组件 输出电压高于开灯电压，如平光，则表不处于欠压状态。
【权利要求】
1. 风光互补照明控制系统，包括风光互补控制器以及分别与所述风光互补控制器电控 连接的风力发电机、太阳能组件、蓄电池、照明单元，所述风光互补控制器包括： CPU控制模块； 分别与所述CPU控制模块电控连接的： 风电转换模块，与所述风力发电机电控连接，用于将所述风力发电机输出的三相交流 电转换成直流电，为所述蓄电池充电； 采样电路，分别与太阳能组件、蓄电池电控连接，用于将来自所述蓄电池的电压和经太 阳能组件转化的电压经过所述采样电路调整成与所述CPU控制模块的电压相匹配的电压； 电源电路，与所述蓄电池相连接，用于为所述风光互补控制器提供电源；负载开关电 路，与所述照明单元电控连接，用于控制照明单元是否接通； 其特征在于：还包括： 防反电路，分别与所述风力发电机、太阳能组件、蓄电池相连接； LED灯状态指示电路，所述LED灯状态指示电路包括信息指示灯、工作指示灯、风光有 电指示灯； 风机手动刹车及稳压浮充电路，与所述风力发电机输出和太阳能组件电控连接，用于 使所述风力发电机停转；以及将风力发电机输出和太阳能组件输出的电压调整成与所述蓄 电池电压相匹配的电压； 定时电路，与照明单元电控连接，用于设定所述照明单元的工作时间； 隔离电路，分别与所述风机手动刹车及稳压浮充电路、负载开关电路相连接，用于防止 (PU控制模块的控制电路与照明单元以及风机手动刹车及稳压浮充电路之间有电的连接而 引起的干扰。
2. 根据权利要求1所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述CPU控制模块为 ATmegaS单片机，所述照明单元包括主灯L1和副灯L2。
3. 根据权利要求2所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述风电转换模块包 括三相整流桥模块，所述三相整流桥模块的输入端分别连接所述风力发电机的三相输出 端，所述三相整流桥模块的输出端连接所述防反电路，所述防反电路包括二极管DA、DB、DC。
4. 根据权利要求3所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述LED灯状态指示 电路包括与电源电路相连接的信息指示灯LED1、工作指示灯LED2,与所述太阳能组件的输 出端以及所述三相整流桥模块的输出端相连接的风光有电指示灯LED3,信息指示灯LED1 与单片机的PDO端口电控连接，工作指示灯LED2与单片机的PB5端口电控连接。
5. 根据权利要求2所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述电源电路模块包 括了稳压器件LM7805、电位器VR1、熔丝FU、二极管D1、电容Cl、C2、C3, L7805将所述蓄电 池输出的电压转为+5V电压，+5V用于所述CPU控制模块以及其控制电路和隔离电路供电， 电位器VR1与稳压器件LM7805的输出端相连接后与单片机的PC2端口相连接，用于对+5V 电压分压，调节所述照明单元的开灯电压。
6. 根据权利要求2所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述定时电路包括4 位的拨码开关SW-DIP4,4位的拨码开关SW-DIP4的每一位分别连接保护电阻R5、R6、R7、R8 后与单片机的ro7、ro6、ros、PD4端口相连接。
7. 根据权利要求3所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述风机手动刹车电 路包括开关K，所述开关K与单片机的PD3端口电控连接，所述风机手动刹车电路包括还包 括了 MOS管控制电路，MOS管控制电路包括了 MOS管Ql-a、Ql-b，MOS管Ql-a、Ql-b分别与 三相整流桥模块的输出端电控连接，以实现开关K闭合后，MOS管Ql-a、Ql-b导通，将风力 发电机的电压强制拉短路，风力发电机阻力过大进而停转。
8. 根据权利要求2所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述负载开关电路包 括了 M0S管Q2、Q3,所述M0S管Q2、Q3分别与所述主灯L1和所述副灯L2电控连接。
9. 根据权利要求2所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述采样电路包括二 极管D20、D21、与所述太阳能组件输出端相连接的分压电阻R30、R31，分压电阻R30、R31还 与单片机的PC0端口电控连接；以及与所述蓄电池的输出端相连接的分压电阻R32、R33,分 压电阻R32、R33还与单片机的PC1端口电控连接，分别用于将蓄电池的输出电压和太阳能 组件的输出电压降低后给单片机输入。
10. 根据权利要求8所述的风光互补照明控制系统，其特征在于：所述隔离电路包括分 别与负载开关电路的M0S管Q2、Q3、风机手动刹车及稳压浮充电路的M0S管控制电路一一 对应电控连接的光耦扣20、扣21、扣22，光耦扣20、扣21、扣22还分别与单片机的？80、？84、 PB2端口电控连接，光耦IC20、IC21、IC22分别用于主灯L1的控制信号、副灯L2的控制信 号、风机手动刹车及稳压浮充电路的控制信号进行隔离。
【文档编号】H05B37/02GK104125691SQ201410391701
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】钱颖, 丁南菊, 朱芳 申请人:无锡科技职业学院