太阳能路灯照明控制系统(二)
文章出处:/
作者:九州酷游路灯人气:
0 发表时间:2021-09-11
(1)太阳能路灯控制器的基本要求
太阳能路灯由多个LED灯串联而成,路灯照明系统不但消耗大量的电能,而且还需要投入额的日常维护费用,给城市带来电力供应和财政支出的双重压力。制定“按需照明”的供电策略可以这1矛盾。通过编程可以实现对分布在城市繁华路段的路灯机动活的控制,可在任意时间段内通过PWM式实现开关控制,以既烘托城市灯光,气氛的目的。控制基本要求如下:
1)对前半夜与后半夜的亮度进行控制,控制比例依情况而定;
2)开启单边路灯策略,即蓄电池现有电量只供1路路灯照明,另1路路灯关闭;
3)半夜灯策略,即前半夜开灯,后半夜关灯,蓄电池现有电量只供前半夜照明使用。
太阳能路灯都是以自然光线的弱来控制照明灯具的开关,这些光控太阳能照明系统的优化设计是系统长期运行的前提。系统容量可以根据当地的地理位置、气象条件和负载状况做出优化设计。但是由于季节因素,冬天太阳要比夏天少,太阳电池阵冬天产生的电量比夏天少,可是冬天需要照明的电量却比夏天多,从而使照明系统的发电量与需电量形成反差,依然平衡月发电量盈余和耗电量亏损。为了照明系统发电量的利用率,克服系统缺电带来的不足,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,设计实际可行的工作模式,同时光源也在不断的新换代中,蓄电池的充电模式也在不断的研究探索中利用率越来越高,因此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地趋于完善。
根据太阳能路灯系统的特点,路灯运行要兼顾蓄电池剩余容量的影响。当路灯正常开启时,根据蓄电池剩余容量检测法得到当前蓄电池容量,通过查询后得到蓄电池将要维持的供电时间,平均使用蓄电池现有电量,同时根据当晚可使用的蓄电池电量对路灯照明式活控制,合理使用蓄电池现有电量。
(2)蓄电池充放电控制功能
蓄电池充放电控制是整个系统的功能,它影响整个太阳能路灯系统的运行效率,还能蓄电池组的过充电和过放电。蓄电池的过充电或过放电对其X能和寿命有严重影响。充放电控制功能,按控制式可分为开关控制(含单路和多路开关控制)型和脉宽调制(PWM)控制(含大功率跟踪控制)型。开关控制型中的开关器件,可以是继电器,也可以是MOS晶体管。脉宽调制(PWM)控制型只能选用MOS晶体管作为其开关器件。本系统采用脉宽调制控制器式,并选用MOS晶体管作为开关器件。当白天晴天的情况下,根据蓄电池的剩余容量,选择相应的占空比式向蓄电池充电,力求充电;夜间根据蓄电池的剩余容量及未来的天气情况,通过调整占空比式进而调节LED灯亮度,以均衡合理使用蓄电池。
此外系统还具有对蓄电池过充的保护功能,即充电电压高于保护电压(15V)时,自动调低蓄电池的充电电压;此后当电压掉至维护电压(13.2V)时,蓄电池进入浮充状态,当低于维护电压(13.2 V)后浮充关闭,进入均充状态。当蓄电池电压低于保护电压(11V)时,控制器自动关闭负载开关以保护蓄电池不受损坏。通过PWM式充电,既可使太阳能电池板发挥大,又了系统的充电效率。本设计对蓄电池的反接、过充,过放具有相应保护措施。
(3)太阳能路灯运行式控制功能
高亮度大电流LED灯,由于相同亮度的情况下,比白炽灯省电约90,得到了的应用,现已有逐渐替代常规照明灯的趋势。
太阳能路灯由多个LED灯串联而成,亮度通过PWM式可调,即通过EN端改变流经LED的电流,从而调节LED灯亮度,电流度可以从几毫安到1安培,终使LED灯预期的亮度。
PWM可由微控制器产生,也可由其它脉冲产生,PWM可使通过LED灯的电流从0变到额定电流,使LED灯从暗变为正常亮度。PWM占空比越小(高电平时间长),亮度越高。利用PWM控制LED的亮度,便和活,是常用的调光法,PWM的频率可从几十Hz到几千KHz。
PWM调光是通过控制MOSFET晶体管实现的。由于本系统路灯单元采用的电压是由几个蓄电池串联产生的,所以选用MOSFET晶体管时,先要考虑MOSFET的耐压,本系统要求MOSFET的耐压要高于40V;其次,根据驱动LED灯电流的大小,选择MOSFET的IDS的大电流。在直流供电情况下,先考虑的是IDS大电流值和RDS值。1般情况下,应选用MOSFET的IDS大电流是LED灯驱动电流的5;另外还要选择MOSFET的内阻要小;LED驱动电流越大,RDS应越小,RDS越小,变换效率越高。
城市太阳能路灯是和生活密切相关的公共设施,它在上反映了城市的繁荣及发展水平。在过去很长1段时间内,路灯的新多是限于其照明部分,随着城市及电子的发展,城市路灯系统经历了工控制、自动定时/光电控制、计算机程序控制的发展过程。用计算机来实现城市太阳能路灯系统的自动控制,对于城市的现代化管理水平,节省人力、物力,都具有良好的经济和社效益。通过的调节灯光开关时间,能够大地了路灯系统的工作质量和工作效率,为城市照明系统的运行、维护、扩展、提供的解决案和有力的支持,了城市照明运行管理水平。