自適應(yīng)單純太陽(yáng)能路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3）在線(xiàn)檢測(cè)電量

在太陽(yáng)能路燈工作開(kāi)始之前檢測(cè)出剩余電量，采用交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法測(cè)得內(nèi)阻值，通過(guò)查做好的數(shù)據(jù)表，并進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，得到對(duì)應(yīng)的電量值。

給電池施加一個(gè)固定頻率和固定電流（日前一般使用l kHz頻率、50 mA小電沆），然后對(duì)其電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)整流、濾波等一系列處理后通過(guò)運(yùn)放電路計(jì)算出該電池的內(nèi)阻值。圖4為在線(xiàn)測(cè)量剩余電量硬件框圖。

圖4 在線(xiàn)測(cè)量剩余電量硬件框圖

2.2.2充電量計(jì)算

充電量是通過(guò)太陽(yáng)能電池板接收輻射強(qiáng)度和電池板面積計(jì)算得到的。太陽(yáng)能電池板接收輻射強(qiáng)度為單日輻射強(qiáng)度與sin a的乘積，其中a為正午太陽(yáng)輻射與電池板的平均夾角。電池板面積可參考配置計(jì)算部分的內(nèi)容，并且經(jīng)過(guò)優(yōu)化得到的。

2.2.3剩余電量計(jì)算
　　通過(guò)計(jì)算電流在時(shí)域上的積分，可得出電量變化值，在路燈工作前檢測(cè)到的電池電量作為初始電量，則剩余電量為初始電量減去電量變化值。同時(shí)通過(guò)對(duì)MPPT電路的輸出電流做積分，作為電量變化的校正值，從而得到較準(zhǔn)確的剩余電量值。圖5為剩余電量計(jì)算流程圖。

圖5 剩余電量計(jì)算流程圖
　　1）Zighee無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)連網(wǎng)
　　保證整條路的路燈的開(kāi)，關(guān)時(shí)間一致，馬路亮度均勻，保證駕駛安全，避免駕駛員視覺(jué)疲勞；實(shí)時(shí)傳送數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制：在線(xiàn)軟件升級(jí)，降低維護(hù)及調(diào)試成本：待機(jī)睡眠，降低系統(tǒng)功耗。將Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于蓄電池牛產(chǎn)過(guò)程中的充放電參數(shù)檢測(cè)中，將極大地提高產(chǎn)品測(cè)試的靈活性和可靠性，對(duì)提高蓄電池牛產(chǎn)質(zhì)量和效率具有重要意義問(wèn)。
　　2）模塊化可擴(kuò)展性
　　設(shè)計(jì)的控制器的供電系統(tǒng)可以是模塊化的，設(shè)計(jì)采用恒流充電方式，所以電池板可擴(kuò)展，LED模組可根據(jù)系統(tǒng)功率進(jìn)行并聯(lián)擴(kuò)展。
　　根據(jù)如上計(jì)算，具體設(shè)計(jì)框圖如圖6所示，為太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)硬件框架。圖7為太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)電路原理圖。

圖6 太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)硬件框架

圖7 太陽(yáng)能路燈控制系統(tǒng)電路原理圖

3 自適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器設(shè)計(jì)方案模擬
　　開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間根據(jù)天安門(mén)升降旗時(shí)間而定，如表1所示，全年最長(zhǎng)點(diǎn)燈時(shí)長(zhǎng)茌12月為14.52小時(shí)，最短為9.13小時(shí)。照明時(shí)間分為3個(gè)時(shí)段，第一個(gè)時(shí)段從當(dāng)天天安門(mén)降旗時(shí)刻開(kāi)始，為5個(gè)小時(shí)，第二個(gè)時(shí)段到早上5點(diǎn)，第三個(gè)時(shí)段從5點(diǎn)到滅安門(mén)升旗時(shí)刻，燈光亮度各時(shí)段權(quán)重比為5:2:3,如果以100 W光源為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則光源功耗最大為1.068 5 kW-h。
　　表1 照明策略基準(zhǔn)參數(shù)

　　圖8顯示根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)得m的各月太陽(yáng)能電池板面積排列柱形罔，從而可以選定電池板的面積為柱形途中的拐點(diǎn)處2月的畫(huà)積值，太陽(yáng)電池板面積為2.2 IT12.蓄電池為115 Ah.這樣選擇的原因是這樣可以保證全年85%的照明時(shí)間，剩下的15%為過(guò)放，不過(guò)要給白適應(yīng)調(diào)節(jié)留下一個(gè)調(diào)節(jié)余量，所以選擇以2月數(shù)據(jù)計(jì)算fn的太陽(yáng)能面積的值，即2.216 2 m2,過(guò)放的情況為3個(gè)月，過(guò)放比率為25%,從而有100/e的調(diào)節(jié)空間。

圖8 各月太陽(yáng)能電池板對(duì)應(yīng)面積排列柱形圖

4 結(jié) 論
　　白適應(yīng)單純太陽(yáng)能供電路燈控制器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了以MPPT電路為控制核心的智能太陽(yáng)能路燈控制器，具有外圍電路簡(jiǎn)單，可靠性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能電池的最大功率點(diǎn)跟蹤，采用了合理的蓄電池充放電策略，實(shí)現(xiàn)算法簡(jiǎn)單，既提高了太陽(yáng)能電池板的使用效率，又延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，對(duì)于個(gè)別過(guò)分欠充、過(guò)充燈根據(jù)問(wèn)題加大、減小電池板面積，更換電池或燈珠，根據(jù)每盞路燈的實(shí)際情況靈活調(diào)整其配置，可使每盞燈都工作在最佳狀態(tài)，不但保證了正常照明，而且避免了資源浪費(fèi)，也降低了產(chǎn)品造價(jià)，具有一定的參考和推廣應(yīng)用價(jià)值。