智能小區太陽(yáng)能路燈的設計

　　根據式（ 1） ，13. 5 V、480 F 的電容器充電時(shí)間為（ 充電電流為10 A）

　　可以看出其充電時(shí)間是很短的，便于系統快速充電。

　　超級電容的放電時(shí)間由公式：

　　得到：

　　如果放電截止電壓為3. 5V，則放電時(shí)間為：

　　由式（ 2） 可以看出，超級電容器的儲能對負載放電可以達到1. 6 h，延長(cháng)了系統的供電時(shí)間。

　　4. 太陽(yáng)能控制器的設計

　　太陽(yáng)能路燈系統作為一種小型光伏系統，其控制器自身?yè)p耗電流應小于額定工作電流的1%，系統控制器電路的設計都選擇了低功耗元器件，采用的是由集成運放構成的電壓比較器作為控制電路，這種電路簡(jiǎn)單可靠、維護方便、成本低并且電路本身功耗也極低，是一種匹配性很好的電路。這種電路的關(guān)鍵是針對蓄電池的充放電特性設計一個(gè)比較好的電壓回差，同時(shí)元器件的選擇要可靠，再加上發(fā)光二極管構成的充放電狀態(tài)指示電路，便成了一個(gè)具有實(shí)用功能的控制器電路，具有防蓄電池過(guò)放電、過(guò)充電功能。

　　控制系統在光伏控制器和充電控制器基礎上增加了超級電容，跨接在直流母線(xiàn)和地線(xiàn)之間，以便穩定直流母線(xiàn)的電壓，并緩沖光電池提供的過(guò)大能量，然后放電給蓄電池，再提供給負載。

　　光伏控制器在設計時(shí)通常采用升壓電路，產(chǎn)生比光伏電池板兩端更高的電壓，以利于向蓄電池充電，同時(shí)也克服了傳統電路中防倒灌二極管將蓄電池電壓鉗位在12 V 的弊端。但當光照不足時(shí)，若要使蓄電池能夠繼續充電，該控制電路會(huì )導致光伏電池的工作點(diǎn)脫離最大功率輸出點(diǎn)，會(huì )使得光伏路燈系統的發(fā)電效率下降。因此設計控制系統時(shí)需預設弱光段的閾值，以實(shí)現在弱光下能通過(guò)超級電容緩沖來(lái)保證蓄電池正常充電的目的。

　　若直接采用光伏電池對蓄電池充電，當光照較弱且存在其他干擾因素時(shí)其輸出電壓會(huì )不穩定，導致光伏電池在充電時(shí)難以保持在充電最小電壓上，最后導致系統在該光照范圍內不能對蓄電池正常充電。系統通過(guò)采用超級電容，把陰天時(shí)太陽(yáng)電池的不穩定的輸出能量蓄積起來(lái)，等到滿(mǎn)足一定的電壓條件時(shí)，通過(guò)升壓電路把超級電容中的能量釋放到蓄電池，升壓電路圖如圖2 所示。這種采用超級電容的方式可以提高在太陽(yáng)光照射不強時(shí)的發(fā)電效率。

圖2 充電升壓電路

　　LED 的控制電路比較簡(jiǎn)單，直流驅動(dòng)即可，且其壽命可達10 萬(wàn)h。但是，驅動(dòng)電流的大小在很大程度上影響著(zhù)LED 的壽命，如果電流太大，則可能引起LED 光衰現象嚴重，且壽命減少。故必須合理設計其驅動(dòng)電路，如圖3 所示為用BUCK電路實(shí)現的LED 恒流控制電路。

圖3 LED 的恒流控制電路

　　5. 防雷接地的設計

　　LED 路燈的工作電壓為12 V，屬于安全電壓，不做電氣保護接地。但LED 路燈金屬燈桿應做防雷接地，接地電阻經(jīng)測試為8 Ω，符合要求。

　　太陽(yáng)能路燈照明系統的配置。

　　本智能小區的一盞太陽(yáng)能路燈的系統基本配置如表2 所示。

表2 太陽(yáng)能路燈系統的基本配置

　　三、結束語(yǔ)

　　智能小區太陽(yáng)能路燈系統投入運行后，10 W的新型LED 光源足夠用來(lái)照明，超級電容的應用能夠保證給蓄電池合理充電，提高了充電效率，延長(cháng)儲能元器件的壽命，特別是陽(yáng)光不太充足的時(shí)候，系統能夠更好地存儲能量，其儲能可以連續供照明燈具使用7 天。系統的設計始終遵循智能建筑“節能和環(huán)?！钡睦砟?，應用了太陽(yáng)能、長(cháng)壽命的LED 光源和超級電容。如果再增加25 只超級電容器，則電容儲能可以供給路燈一天的照明，隨著(zhù)超級電容容量的擴大和價(jià)格的降低，將其用做儲能元件是可行的，智能小區的太陽(yáng)能路燈系統也是對超級電容器應用的一個(gè)嘗試。