獨立光伏照明中的能量管理研究

　　光伏照明系統采用高壓鈉燈作為照明光源。根據高壓鈉燈的負載特性，系統中實(shí)現了一個(gè)高頻逆變電源以及與之配合的高頻電子鎮流器，不僅消除了工頻噪音、提高了照明效率，還有效地減小了控制器的體積和重量。

　　圖4是系統實(shí)現的高壓鈉燈照明供電電路結構框圖。其中高頻電子鎮流器的原理示意圖如圖5所示。通過(guò)在鎮流電感T1耦合的線(xiàn)圈N2上加上固定時(shí)間間隔的直流脈沖，在N1繞組上感應出3000V以上高壓，將燈啟輝。燈點(diǎn)燃后，電流感應器T2感應高壓鈉燈電流，產(chǎn)生電流檢測信號，關(guān)斷啟輝放電電路。鎮流電感采用高頻磁芯繞制。提高頻率的同時(shí)也大大減小了所需鎮流器的電感量，從而減小了它的體積和損耗。試驗證明，整個(gè)高頻電子鎮流器電路能夠穩定、高效工作。

　　6 試驗結果

　　對上述設計的獨立光伏照明系統進(jìn)行照明試驗，系統工作穩定后，蓄電池輸出功率P=274W，燈的功率PLAMP=252W，效率h?92.0%。與使用普通鎮流器相比，整體效率可提高約4%。

　　高頻電子鎮流器工作的試驗波形如圖6所示。其中（a）為啟輝脈沖電壓波形；（b）為正常工作時(shí)高壓鈉燈的電流波形。由圖可以看出，高頻電子鎮流器在啟輝時(shí)可輸出3000V，1ms寬的高壓脈沖，從而可以將燈可靠啟動(dòng)；高壓鈉燈啟動(dòng)后，其電流頻率為50kHz，超出音頻范圍，從而消除了音頻噪音。

　　試驗還記錄了7h的充電中，充電電路在快充、過(guò)充、浮充3個(gè)階段中轉換過(guò)程中的電流、電壓波形，如圖7所示。從圖中可以看出，系統較好的實(shí)現了本文所述的能量管理控制。應用此能量管理策略的獨立光伏照明系統已經(jīng)在北京同方廣場(chǎng)連續穩定工作12個(gè)月，驗證了該能量管理系統的穩定性。

　　7 結論

　　本文研究一種新型獨立光伏照明能量管理系統。試驗和運行結果表明，與現有光伏照明系統相比，應用此控制器的獨立光伏照明系統具有以下優(yōu)點(diǎn)：①通過(guò)充電狀態(tài)的太陽(yáng)能電池MPPT控制，提高了系統充電效率；②采用高效、無(wú)噪音、無(wú)頻閃的高頻高壓鈉燈電子鎮流電路，實(shí)現了功能性照明；③通過(guò)檢測外部環(huán)境狀態(tài)和蓄電池能量，選擇系統工作狀態(tài)，實(shí)現了整個(gè)系統的自動(dòng)、穩定運行。