基于DSC太陽(yáng)能LED照明控制驅動(dòng)系統的設計

　　MPPT控制采用基于占空比為控制變量的擾動(dòng)觀(guān)察法，由于太陽(yáng)能光伏電池的輸出呈非線(xiàn)性特性，為提高其利用率，對太陽(yáng)能光伏電池的輸出進(jìn)行MPPT控制，以使太陽(yáng)能光伏電池板的輸出功率在不同的溫度和太陽(yáng)輻射強度下的達到最大化，見(jiàn)圖4，本設計是將MPPT和DC/DC轉換器結合起來(lái)，用高效率的轉換器起太陽(yáng)能光伏電池負載的阻抗變換作用，再在DSC的控制和管理下，尋求太陽(yáng)能LED照明驅動(dòng)系統的最大功率跟蹤。升壓轉換電路的輸入輸出電壓見(jiàn)下式，降壓轉換電路的輸入輸出電壓關(guān)系見(jiàn)公式(2)：

　　式中Uout為輸出電壓，Uint為輸入電壓。D為PWM的占空比，可通過(guò)調節占空比來(lái)調節輸出端的電壓。對于VT4通路，可通過(guò)調節PWM2H輸出驅動(dòng)的占空比，從而調節負載電流，因此，通過(guò)對PWM變換器的反饋控制，可將光伏系統的工作點(diǎn)跟蹤穩定在最大功率點(diǎn)。

　　蓄電池是太陽(yáng)能LED照明系統的重要部件，蓄電池的管理控制不僅影響到蓄電池和整個(gè)系統的工作效率，也極大影響蓄電池的工作壽命。通常關(guān)注的是放電深度、充電程度和溫度等3個(gè)方面，本設計采用DSC集中控制管理，是將蓄電池的管理和MPPT的工作過(guò)程統一控制進(jìn)行，即進(jìn)行蓄電池的MPPT充電管理方式，蓄電池控制和處理的內容有電池容量、三階段充電電池端電壓和電流測控、放電深度控制、溫度補償控制等。

　　MPPT程序模塊流程如圖5所示。在初始化后，通過(guò)電流和電壓的采樣測量，可獲得光伏電池的輸出功率，在輸出電壓穩定的狀態(tài)下，通過(guò)電流占空比的微調DD，使光伏電池的輸出電流有微量變化DI，再檢測光伏電池的輸出功率的變化，在設定的算法和當時(shí)的環(huán)境變量情況下，判斷DP的變化方向，再來(lái)決定下一階段的占空比的變化方向，見(jiàn)圖4。如果功率的變化小于了設定的微小量ε，則判定找到了最大輸出功率點(diǎn)，只有到下一工作狀態(tài)時(shí)，才繼續尋找新的最大輸出功率工作點(diǎn)。

　　LED照明驅動(dòng)控制電路

　　本設計的LED照明驅動(dòng)控制為PWM方式恒壓恒流控制，可調光多路大功率LED驅動(dòng)控制，如圖6所示。電感L3、功率MOSFET管VT6和VD4構成升壓型DC/DC轉換器，通過(guò)控制PWM3H輸出的PWM的占空比，獲得一個(gè)穩定的輸出電壓，PWM3L、PWM4H和PWM4L這3個(gè)PWM通道進(jìn)行多路LED照明的恒流控制，R21、R23、R25提供LED照明驅動(dòng)電路的電流反饋采樣，U5是數字溫度傳感器DS18B20，通過(guò)單總線(xiàn)1-wire BUS和數字信號控制器dsPIC33F進(jìn)行數據通信，將LED照明光源的溫度送給DSC，R16向DSC提供輸出電壓采樣，DSC將各路采樣反饋參數和程序的設置參數進(jìn)行對比后，通過(guò)調節各PWM的占空比，使LED照明光源得到穩定設置的驅動(dòng)電壓和電流。VT7、VT8和VT9在DSC的數字PWM信號控制下，使LED光源實(shí)現寬的調光范圍，在數字信號控制器DSC的控制管理下，對LED照明光源的驅動(dòng)控制具有全面的過(guò)壓、過(guò)流和熱防護功能。

　　結語(yǔ)

　　本文對太陽(yáng)能LED照明驅動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，并針對太陽(yáng)能光伏電池的特性，提出了基于數字信號控制器和DC/DC轉換器的MPPT控制方式，結合大功率LED照明的驅動(dòng)特性，設計了一種以DSC為控制核心的全數字化PWM式太陽(yáng)能LED照明控制系統，具有恒壓恒流控制性能，寬范圍調光能力，能從多個(gè)方面保護和改善蓄電池的工作狀態(tài)，延長(cháng)蓄電池的使用壽命，采用數字PWM式的MPPT控制，能使太陽(yáng)能光伏電池工作在最佳功率輸出狀態(tài)。