淺談太陽(yáng)能照明的原理、組成及控制系統(tǒng)

　　圖1 太陽(yáng)能路燈微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

　　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(tǒng)不但消耗大量的電能，而且還需要投入巨額的日常維護(hù)費(fèi)用，給城市帶來電力供應(yīng)和財(cái)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。通過編程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分布在城市繁華路段的路燈機(jī)動(dòng)靈活的控制，可在任意時(shí)間段內(nèi)通過PWM方式實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制，以達(dá)到既節(jié)電又烘托城市燈光氣氛的目的。控制基本要求如下：

　?、賹?duì)前半夜與后半夜的亮度進(jìn)行控制，控制比例依情況而定；②開啟單邊路燈策略，即蓄電池現(xiàn)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，即前半夜開燈，后半夜關(guān)燈，蓄電池現(xiàn)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的強(qiáng)弱來控制照明燈具的開關(guān)，這些光控太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行的前提。系統(tǒng)容量可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢谩庀髼l件和負(fù)載狀況做出最優(yōu)化設(shè)計(jì)。但是由于季節(jié)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(tǒng)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(tǒng)發(fā)電量的利用率，克服系統(tǒng)缺電帶來的不足，在太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的發(fā)展中，人們不斷地對(duì)照明系統(tǒng)常用的控制模式進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)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越高，因此在太陽(yáng)能各個(gè)組成部分的發(fā)展和協(xié)調(diào)中，太陽(yáng)能照明系統(tǒng)正在不斷地趨于完善。

　　根據(jù)太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的特點(diǎn)，路燈運(yùn)行要兼顧蓄電池剩余容量的影響。當(dāng)路燈正常開啟時(shí)，根據(jù)蓄電池剩余容量檢測(cè)法得到當(dāng)前蓄電池容量，通過查詢后得到蓄電池將要維持的供電時(shí)間，平均使用蓄電池現(xiàn)有電量，同時(shí)根據(jù)當(dāng)晚可使用的蓄電池電量對(duì)路燈照明方式靈活控制，合理使用蓄電池現(xiàn)有電量。

　　（2）蓄電池充放電控制功能

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

　　此外系統(tǒng)還具有對(duì)蓄電池過充的保護(hù)功能，即充電電壓高于保護(hù)電壓（15V）時(shí)，自動(dòng)調(diào)低蓄電池的充電電壓；此后當(dāng)電壓掉至維護(hù)電壓（13.2V）時(shí)，蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)，當(dāng)?shù)陀?3.2V后浮充關(guān)閉，進(jìn)入均充狀態(tài)。

　　當(dāng)蓄電池電壓低于保護(hù)電壓（11V）時(shí)，控制器自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載開關(guān)以保護(hù)蓄電池不受損壞。通過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(tǒng)的充電效率。本設(shè)計(jì)對(duì)蓄電池的反接、過充，過放具有相應(yīng)保護(hù)措施。

　?。?）太陽(yáng)能路燈運(yùn)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(yīng)用，現(xiàn)已有逐漸替代常規(guī)照明燈的趨勢(shì)。