基于單片機的太陽(yáng)能路燈市電互補逆變光伏

摘要：設計了一種實(shí)用的公園景觀(guān)路燈太陽(yáng)能光伏控制器，以單片機為控制核心，實(shí)現了對路燈進(jìn)行太陽(yáng)能和普通市電自動(dòng)雙路切換供電的功能。其中逆變器具備電路過(guò)流和過(guò)載保護功能，并可以根據負載變化選擇供電模式。
關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏系統；逆變器：單片機；蓄電池

0 前言
太陽(yáng)能的利用在目前能源越來(lái)越緊張的情況下已經(jīng)是迫在眉睫的任務(wù)，而如何做到在成本控制的前提下實(shí)現太陽(yáng)能的高效利用則是很多太陽(yáng)能產(chǎn)品設計的宗旨。本項目是針對戶(hù)外和公園里普遍使用的路燈實(shí)現太陽(yáng)能光伏控制，利用單片機控制電路實(shí)現對路燈太陽(yáng)能供電和市電供電兩種方式，既能解決路燈的能耗問(wèn)題，又實(shí)現了在光照不足的情況下由普通220V市電保障路燈的正常供電。

1 太陽(yáng)能路燈光伏控制系統結構
圖1是本項目的結構框圖，核心是單片機，主要組成部分是：太陽(yáng)能電池控制電路、蓄電池充放電電路、逆變電路、單片機控制電路。

在本控制系統中，通過(guò)單片機對TL494脈寬調制(PWM)電路輸出的控制，改變PWM占空比從而實(shí)現對逆變電路輸出電壓的調節。當太陽(yáng)能電池板正常工作時(shí)，蓄電池處于充電狀態(tài)，負載工作所需電壓由蓄電池輸出經(jīng)逆變后得到，若外界光照不足而蓄電池充電電壓低于設定低值時(shí)，控制器直接接通220V交流電供負載使用，確保在任何情況下都不會(huì )出現路燈不亮的情況。

2 系統硬件電路設計
在本控制器中，硬件電路設計是關(guān)鍵，主要包括四個(gè)部分：太陽(yáng)能電池板控制電路設計；蓄電池檢測電路設計；逆變電路設計和單片機控制電路設計。
2．1 太陽(yáng)能電池板控制電路
太陽(yáng)能電池板控制電路是實(shí)現對路燈太陽(yáng)能供電的核心，當有光照時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能電池板實(shí)現對蓄電池的充電，在蓄電池可工作的情況下，路燈的照明由蓄電池提供。

2．2 蓄電池檢測電路設計
蓄電池在太陽(yáng)能電池板工作的情況下由電池板提供充電，當路燈需要點(diǎn)亮時(shí)，蓄電池的直流電經(jīng)過(guò)逆變器逆變后變?yōu)樨撦d所需的等量交流電供負載使用。每組蓄電池的供電電壓為12V，根據路燈功率的大小可有多組蓄電池組成，蓄電池之間采用串聯(lián)的方式。充電控制電路具備電池電壓檢測功能，當蓄電池組電池電壓低于預定值時(shí)，由太陽(yáng)能電池板開(kāi)始對蓄電池充電，當充電飽和后實(shí)現恒壓恒流維持蓄電池的動(dòng)態(tài)穩定狀態(tài)。當負載需要供電時(shí)，蓄電池形成的直流電經(jīng)過(guò)逆變電路逆變后變?yōu)榻涣麟姽┴撦d使用。