智能小區(qū)太陽能路燈的設(shè)計

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

　　可以看出其充電時間是很短的，便于系統(tǒng)快速充電。

　　超級電容的放電時間由公式：

　　得到：

　　如果放電截止電壓為3. 5V，則放電時間為：

　　由式（ 2） 可以看出，超級電容器的儲能對負(fù)載放電可以達(dá)到1. 6 h，延長了系統(tǒng)的供電時間。

　　4. 太陽能控制器的設(shè)計

　　太陽能路燈系統(tǒng)作為一種小型光伏系統(tǒng)，其控制器自身損耗電流應(yīng)小于額定工作電流的1%，系統(tǒng)控制器電路的設(shè)計都選擇了低功耗元器件，采用的是由集成運放構(gòu)成的電壓比較器作為控制電路，這種電路簡單可靠、維護(hù)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(shè)計一個比較好的電壓回差，同時元器件的選擇要可靠，再加上發(fā)光二極管構(gòu)成的充放電狀態(tài)指示電路，便成了一個具有實用功能的控制器電路，具有防蓄電池過放電、過充電功能。

　　控制系統(tǒng)在光伏控制器和充電控制器基礎(chǔ)上增加了超級電容，跨接在直流母線和地線之間，以便穩(wěn)定直流母線的電壓，并緩沖光電池提供的過大能量，然后放電給蓄電池，再提供給負(fù)載。

　　光伏控制器在設(shè)計時通常采用升壓電路，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，同時也克服了傳統(tǒng)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(dāng)光照不足時，若要使蓄電池能夠繼續(xù)充電，該控制電路會導(dǎo)致光伏電池的工作點脫離最大功率輸出點，會使得光伏路燈系統(tǒng)的發(fā)電效率下降。因此設(shè)計控制系統(tǒng)時需預(yù)設(shè)弱光段的閾值，以實現(xiàn)在弱光下能通過超級電容緩沖來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(dāng)光照較弱且存在其他干擾因素時其輸出電壓會不穩(wěn)定，導(dǎo)致光伏電池在充電時難以保持在充電最小電壓上，最后導(dǎo)致系統(tǒng)在該光照范圍內(nèi)不能對蓄電池正常充電。系統(tǒng)通過采用超級電容，把陰天時太陽電池的不穩(wěn)定的輸出能量蓄積起來，等到滿足一定的電壓條件時，通過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光照射不強時的發(fā)電效率。

圖2 充電升壓電路

　　LED 的控制電路比較簡單，直流驅(qū)動即可，且其壽命可達(dá)10 萬h。但是，驅(qū)動電流的大小在很大程度上影響著LED 的壽命，如果電流太大，則可能引起LED 光衰現(xiàn)象嚴(yán)重，且壽命減少。故必須合理設(shè)計其驅(qū)動電路，如圖3 所示為用BUCK電路實現(xiàn)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(shè)計

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

　　太陽能路燈照明系統(tǒng)的配置。

　　本智能小區(qū)的一盞太陽能路燈的系統(tǒng)基本配置如表2 所示。

表2 太陽能路燈系統(tǒng)的基本配置

　　三、結(jié)束語

　　智能小區(qū)太陽能路燈系統(tǒng)投入運行后，10 W的新型LED 光源足夠用來照明，超級電容的應(yīng)用能夠保證給蓄電池合理充電，提高了充電效率，延長儲能元器件的壽命，特別是陽光不太充足的時候，系統(tǒng)能夠更好地存儲能量，其儲能可以連續(xù)供照明燈具使用7 天。系統(tǒng)的設(shè)計始終遵循智能建筑“節(jié)能和環(huán)?！钡睦砟?，應(yīng)用了太陽能、長壽命的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，隨著超級電容容量的擴(kuò)大和價格的降低，將其用做儲能元件是可行的，智能小區(qū)的太陽能路燈系統(tǒng)也是對超級電容器應(yīng)用的一個嘗試。