淺談太陽(yáng)能照明的原理、組成及控制系統

　　圖1 太陽(yáng)能路燈微機監控系統組成結構

　　2）功能控制

　?。?）太陽(yáng)能路燈控制器的基本要求

　　太陽(yáng)能路燈由多個(gè)LED燈串聯(lián)而成，路燈照明系統不但消耗大量的電能，而且還需要投入巨額的日常維護費用，給城市帶來(lái)電力供應和財政支出的雙重壓力。制定“按需照明”的供電策略可以緩解這一矛盾。通過(guò)編程可以實(shí)現對分布在城市繁華路段的路燈機動(dòng)靈活的控制，可在任意時(shí)間段內通過(guò)PWM方式實(shí)現開(kāi)關(guān)控制，以達到既節電又烘托城市燈光氣氛的目的?？刂苹疽笕缦拢?/P>

　?、賹η鞍胍古c后半夜的亮度進(jìn)行控制，控制比例依情況而定；②開(kāi)啟單邊路燈策略，即蓄電池現有電量只供一路路燈照明，另一路路燈關(guān)閉；③半夜燈策略，即前半夜開(kāi)燈，后半夜關(guān)燈，蓄電池現有電量只供前半夜照明使用。

　　太陽(yáng)能路燈都是以自然光線(xiàn)的強弱來(lái)控制照明燈具的開(kāi)關(guān)，這些光控太陽(yáng)能照明系統的優(yōu)化設計是系統長(cháng)期可靠運行的前提。系統容量可以根據當地的地理位置、氣象條件和負載狀況做出最優(yōu)化設計。但是由于季節因素，冬天太陽(yáng)輻射要比夏天少，太陽(yáng)電池陣冬天產(chǎn)生的電量比夏天少，可是冬天需要照明的電量卻比夏天多，從而使照明系統的發(fā)電量與需電量形成反差，依然難以平衡月發(fā)電量盈余和耗電量虧損。為了提高照明系統發(fā)電量的利用率，克服系統缺電帶來(lái)的不足，在太陽(yáng)能照明系統的發(fā)展中，人們不斷地對照明系統常用的控制模式進(jìn)行分析，設計各種實(shí)際可行的工作模式，同時(shí)光源技術(shù)也在不斷的更新?lián)Q代中，蓄電池的充電模式也在不斷的研究探索中有效利用率越來(lái)越高，因此在太陽(yáng)能各個(gè)組成部分的發(fā)展和協(xié)調中，太陽(yáng)能照明系統正在不斷地趨于完善。

　　根據太陽(yáng)能路燈系統的特點(diǎn)，路燈運行要兼顧蓄電池剩余容量的影響。當路燈正常開(kāi)啟時(shí)，根據蓄電池剩余容量檢測法得到當前蓄電池容量，通過(guò)查詢(xún)后得到蓄電池將要維持的供電時(shí)間，平均使用蓄電池現有電量，同時(shí)根據當晚可使用的蓄電池電量對路燈照明方式靈活控制，合理使用蓄電池現有電量。

　?。?）蓄電池充放電控制功能

　　蓄電池充放電控制是整個(gè)系統的重要功能，它影響整個(gè)太陽(yáng)能路燈系統的運行效率，還能防止蓄電池組的過(guò)充電和過(guò)放電。蓄電池的過(guò)充電或過(guò)放電對其性能和壽命有嚴重影響。充放電控制功能，按控制方式可分為開(kāi)關(guān)控制（含單路和多路開(kāi)關(guān)控制）型和脈寬調制（PWM）控制（含最大功率跟蹤控制）型。本系統采用脈寬調制控制器方式，并選用MOS晶體管作為開(kāi)關(guān)器件。當白天晴天的情況下，根據蓄電池的剩余容量，選擇相應的占空比方式向蓄電池充電，力求高效充電；夜間根據蓄電池的剩余容量及未來(lái)的天氣情況，通過(guò)調整占空比方式進(jìn)而調節LED燈亮度，以保證均衡合理使用蓄電池。

　　此外系統還具有對蓄電池過(guò)充的保護功能，即充電電壓高于保護電壓（15V）時(shí)，自動(dòng)調低蓄電池的充電電壓；此后當電壓掉至維護電壓（13.2V）時(shí)，蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)，當低于13.2V后浮充關(guān)閉，進(jìn)入均充狀態(tài)。

　　當蓄電池電壓低于保護電壓（11V）時(shí)，控制器自動(dòng)關(guān)閉負載開(kāi)關(guān)以保護蓄電池不受損壞。通過(guò)PWM方式充電，既可使太陽(yáng)能電池板發(fā)揮最大功效，又提高了系統的充電效率。本設計對蓄電池的反接、過(guò)充，過(guò)放具有相應保護措施。

　?。?）太陽(yáng)能路燈運行方式控制功能

　　高亮度大電流LED燈，由于相同亮度的情況下，比白熾燈省電約90%，得到了廣泛的應用，現已有逐漸替代常規照明燈的趨勢。