智能光伏節電照明系統設計

摘要：針對現有太陽(yáng)能系統普遍存在的效率低，壽命短，運行不穩定等問(wèn)題，提出一種應用于太陽(yáng)能照明系統的新型智能控制器。實(shí)現了基于芯片CN3717的蓄電池能量智能管理，芯片對蓄電池在不同狀態(tài)下進(jìn)行充電，延長(cháng)了蓄電池的壽命，由光敏電路控制的負載電路也極大程度提高了蓄電池的使用效率，滿(mǎn)足了太陽(yáng)能照明系統在不同工作狀態(tài)下的穩定運行與準確切換的要求，實(shí)驗結果驗證了該方案的有效性。
關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能照明系統；蓄電池；LED；控制電路

隨著(zhù)煤炭，石油，天然氣等不可再生能源的日趨枯竭，能源問(wèn)題己經(jīng)成為制約人類(lèi)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的重要問(wèn)題之一，太陽(yáng)能作為無(wú)污染的可再生的綠色能源，越來(lái)越受到世界各國的青睞，充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能是各國政府可持續發(fā)展的能源戰略，是解決能源與環(huán)境保護的主要對策之一目前，利用太陽(yáng)能的有效途徑就是將它轉換成電能的光伏發(fā)電技術(shù)，而太陽(yáng)能照明系統就是光電轉換的一個(gè)重要用途。
在光伏發(fā)電技術(shù)使用過(guò)程中，不少產(chǎn)品沒(méi)有按照光伏發(fā)電的工作特點(diǎn)和運行規則來(lái)設計，往往使系統無(wú)法長(cháng)期正常運行，有些產(chǎn)品雖然使用了智能控制，光伏電池的工作特點(diǎn)雖然達到了滿(mǎn)足，但是其成本較高也是個(gè)不可忽視的問(wèn)題。
文中介紹了一種基于CN3717芯片控制的獨立型太陽(yáng)能LED照明系統，能更好的解決以上存在的問(wèn)題。在白天，太陽(yáng)能電池板把吸收的太陽(yáng)輻射光經(jīng)廣電轉換后由CN3717給鉛酸蓄電池充電，再由蓄電池給由光敏電路控制的LED負載供電，CN3717對蓄電池具有過(guò)充過(guò)放保護功能，同時(shí)提高了系統的效率。
基于芯片的能量管理電路，通過(guò)檢測太陽(yáng)能電池和蓄電池的電壓，并根據光敏電路來(lái)確定系統的工作狀態(tài)，從而實(shí)現整個(gè)系統的自動(dòng)控制。

1 系統組成
太陽(yáng)能LED照明系統由太陽(yáng)能電池板，蓄電池，CN3717控制電路，和光敏控制的LED燈組成，如圖1所示。

太陽(yáng)能電池：太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能照明系統的輸入，為整個(gè)系統提供照明和控制所需電能。在白天光照條件下，太陽(yáng)能電池將所接收的光能轉換為電能，經(jīng)充電電路對蓄電池充電：天黑后，太陽(yáng)能電池停止工作，輸出端開(kāi)路。本設計采用10 W多經(jīng)太陽(yáng)能鋼化玻璃封裝的電池板，吸光效果好，IP65等級防護。
CN3717控制電路：CN3717是PWM降壓模式鉛酸電池充電管理集成電路，獨立對鉛酸電池充電進(jìn)行自動(dòng)管理，CN3717具有涓流，恒流，過(guò)充電和浮充電的幾個(gè)模式。非常適合鉛酸電池的充電，特別是在陰雨天太陽(yáng)光照不足的情況下，也能充分對蓄電池進(jìn)行充電，保證照明系統的正常使用。同而提高太陽(yáng)電池板的效率。
蓄電池：作為太陽(yáng)能照明系統的儲能環(huán)節，白天蓄電池將太陽(yáng)能電池輸出的電能轉換為化學(xué)能儲存起來(lái)，到夜間再轉換回電能輸出到照明負載。全天中智能控制器的電源一直由蓄電池供給。本設計采用的是12 V，4 A免維護蓄電池，過(guò)充過(guò)放保護裝置，有效地保護蓄電池的使用壽命。
LED照明系統：本設計采用的是超亮LED，每個(gè)LED的功率只有0．6 W，但亮度超過(guò)100 LM，相當于日光燈10 W的光通量，多棱角折射PC面罩，時(shí)光元更透徹、不刺眼。即使在陰雨天電池達不到充分充電的情況下低功率的LED燈也能持續的工作。

2 太陽(yáng)能控制電路設計
太陽(yáng)能控制電路是控制太陽(yáng)能電池方陣對鉛酸蓄電池充電以及蓄電池給負載供電的自動(dòng)控制電路。它對蓄電池的充，放電條件加以規定和控制，是整個(gè)系統的核心控制部分。
本文設計的充電控制器用CN3717芯片作為主控器件，通過(guò)涓流，恒流，過(guò)充電和浮充電四種模式對蓄電池進(jìn)行保護性充電。如圖2所示為CN3717控制電路。