基于STM32 MCU的太陽(yáng)能-LED街燈解決方案

　　1.蓄電池充電

　　當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到環(huán)境光充足，控制器就會(huì)進(jìn)入充電模式。蓄電池充電有兩個(gè)比較重要的電壓值：深度放電電壓和浮充充電電壓。前者代表在正常使用情況下蓄電池電能被用完的狀態(tài)， 而后者則代表蓄電池充電的最高限制電壓，這些參數(shù)應(yīng)該從蓄電池產(chǎn)品手冊(cè)上可以查到。在設(shè)計(jì)電路中針對(duì)12V蓄電池，分別設(shè)置深度放電電壓為11V和浮充充電電壓為13.8V(皆為在室溫條件下的電壓值，軟件中這兩個(gè)值增加了相應(yīng)的溫度補(bǔ)償)，具體充電模式如表2所示。　　

 

　　從表2中可以看到涓流充電模式和恒流充電模式會(huì)用到MPPT算法，MPPT算法有很多種方式可以實(shí)現(xiàn)，業(yè)界有不少的論文對(duì)此進(jìn)行了探討，總的來(lái)說(shuō)各有優(yōu)劣，設(shè)計(jì)電路中采用相對(duì)簡(jiǎn)單的擾動(dòng)觀察法來(lái)實(shí)現(xiàn)(Perturbance and Observation)。這個(gè)控制方法的基本思想是通過(guò)增大或者減少充電電路開(kāi)關(guān)信號(hào)PWMCHG占空比，然后觀察輸出功率是變大還是變小，以此來(lái)決定下一步是增大還是減少占空比。由于太陽(yáng)能板的輸出變化相對(duì)比較緩慢，而且是單極點(diǎn)，所以這種方式還是能收到比較好的效果。

　　2.蓄電池放電

　　當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到周圍環(huán)境光線不足時(shí)，就會(huì)進(jìn)入蓄電池給LED供電模式。LED電流通過(guò)高位電流檢測(cè)芯片(TSC101AILT)采樣送回MCU，由MCU通過(guò)調(diào)整開(kāi)關(guān)信號(hào)PWMDRV占空比來(lái)獲得恒定輸出電流。為了達(dá)到節(jié)能的目的，LED的恒定電流值會(huì)根據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)的環(huán)境光強(qiáng)度來(lái)調(diào)整：當(dāng)環(huán)境光由亮變暗時(shí)，系統(tǒng)的輸出電流也會(huì)相應(yīng)從小到大;當(dāng)環(huán)境光完全暗下來(lái)時(shí)，系統(tǒng)的輸出電流也達(dá)到預(yù)設(shè)的最大值。除了由環(huán)境光控制LED的輸出，用戶還可以通過(guò)設(shè)定開(kāi)關(guān)DIPl~4的狀態(tài)來(lái)開(kāi)啟時(shí)間控制功能， 系統(tǒng)會(huì)根據(jù)DIP1~4的設(shè)定組合來(lái)控制LED從亮5分鐘到12小時(shí)不等。

　　此外，為了提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)電路添加了針對(duì)太陽(yáng)能電池板、蓄電池和LED等一系列軟硬件的保護(hù)功能。而基于此系統(tǒng)平臺(tái)，還可以從添加智能發(fā)光二極管工作模式、增加通訊模塊和采用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)三方面進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。

　　本文結(jié)論

　　太陽(yáng)能-LED路燈不僅能利用清潔免費(fèi)的太陽(yáng)能以及高效環(huán)保的LED給道路帶來(lái)照明，而且同時(shí)可以減少溫室氣體排放，實(shí)現(xiàn)綠色照明的目的。本街燈系統(tǒng)已經(jīng)在意法半導(dǎo)體大樓入口處成功實(shí)施，所有街燈系統(tǒng)都已運(yùn)行半年，工作情況正常。隨著太陽(yáng)能板的價(jià)格進(jìn)一步降低和LED性價(jià)比的提高，相信這個(gè)系統(tǒng)會(huì)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。