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常見問題

太陽能路燈操控體系: 
1.1 太陽能電池:
太陽能電池陣列是太陽能路燈操控體系的輸入，為整個體系供給照明和操控所需電能，白日將太陽能電池陣列所接納的光能改換為電能，對蓄電池進(jìn)行充電；晚上，太陽能電池中止充電，輸出端開路。在很多太陽能電池中較常用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池3種。多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對簡略，報價比單晶低，適宜用于太陽光足夠日照好的東西部區(qū)域。單晶硅太陽能電池性能參數(shù)對比穩(wěn)定，適宜用于陰雨天對比多、陽光相對不是很足夠的南邊區(qū)域。非晶硅太陽能電池對太陽光照條件需求對比低，適宜室外陽光缺乏的情況下運(yùn)用。當(dāng)時單晶硅和多晶硅太陽能電池的光電改換功率為12%～15%左右，怎么進(jìn)步改換功率是當(dāng)時太陽能運(yùn)用的研討要點(diǎn)之一。太陽能電池方陣作業(yè)電壓通常為負(fù)載作業(yè)電壓的1.4倍。
1.2 蓄電池:
　　蓄電池是太陽能照明體系的儲能環(huán)節(jié)。白日，蓄電池將太陽能電池輸出的電能改換為化學(xué)能儲存起來，到夜間再改換回電能輸出給照明負(fù)載。當(dāng)時在太陽能路燈體系中常用的蓄電池是閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池，它具有不需補(bǔ)加酸水、無酸霧分出、可任意放置運(yùn)用、運(yùn)用清洗等長處。
蓄電池容量過小，不可以滿意夜晚照明的需求；蓄電池過大，則一直處在虧電狀況，影響蓄電池壽數(shù)，一起形成糟蹋。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負(fù)荷（路燈）相匹配。太陽能電池的電壓要超越蓄電池的作業(yè)電壓20%~30%，才干確保給蓄電池正常負(fù)電。
1.3 照明負(fù)載:通常太陽能燈具選用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、LED光源。
(1)低壓節(jié)能燈：功率小，光效較高，運(yùn)用壽數(shù)可達(dá)2 000h，通常適宜太陽能草坪燈、庭院燈；
(2)低壓鈉燈：低壓鈉燈光效高，但需逆變器，因而報價貴，整個體系造價高，選用較少；
(3)無極燈：功率小，光效較高。該燈在220V通常市電條件下運(yùn)用，壽數(shù)可以到達(dá)50000 h，但在太陽能燈具上運(yùn)用時壽數(shù)大大削減和通常節(jié)能燈差不多；
(4)LED燈光源：壽數(shù)長，可達(dá)100000h，作業(yè)電壓低，光效較高。跟著技能進(jìn)步，LED的性能將進(jìn)一步進(jìn)步，LED作為太陽能路燈的光源將是一種趨勢。
2 操控器硬件規(guī)劃:
作為太陽能路燈操控體系的中心，太陽能操控器規(guī)劃的好壞關(guān)系到整個體系能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
操控器的中心是R8C2K/L，它是當(dāng)時國際上片內(nèi)集成外圍模塊最多、功用最強(qiáng)的單片機(jī)種類之一，是高性能的16位單片機(jī)。它選用哈佛總線布局和RISC技能，指令履行功率高，功耗極低，帶有FLASH程序存儲器，裝備有5個端口28個雙向輸入輸出引腳，這些引腳大多數(shù)有第二、第三功用，內(nèi)嵌8個10位數(shù)字量精度的AD改換器，配有6個可完結(jié)脈寬調(diào)制波形輸出的CCP模塊。操控器首要的作業(yè)是白日完結(jié)太陽能電池板對蓄電池充電的操控，晚上完結(jié)蓄電池對負(fù)載放電的操控，一起具有光控、時控功用，可以在白日夜間主動切換。
2.1 電流電壓收集:
操控器收集太陽能電池的電壓電流，用以完結(jié)太陽能電池最大功率點(diǎn)MPPT的盯梢；收集蓄電池的端電壓，避免蓄電池的過充及過放；收集溫度，用以完結(jié)溫度抵償。收集燈頭電壓、電流，完結(jié)對燈頭的恒流操控，電壓收集用電阻分壓法完結(jié)，電流收集用分流器完結(jié)。
       2.2 顯現(xiàn)模塊：
顯現(xiàn)模塊有作業(yè)正常提示，蓄電池過充、蓄電池欠壓等顯現(xiàn)功用，可選用兩個雙色LED發(fā)光二極管完結(jié)，別離顯現(xiàn)充電和放電狀況。當(dāng)電壓由低到高改動時，指示燈由赤色到橙色到綠色突變色彩顯現(xiàn)電壓凹凸。充電狀況：當(dāng)蓄電池電壓低于26.0 V時，LED1顯現(xiàn)橙色；當(dāng)蓄電池電壓在26.8 V～28.8 V之間時，LED1顯現(xiàn)綠色；當(dāng)蓄電池電壓高28.8V時，LED1顯現(xiàn)赤色。放電狀況：當(dāng)蓄電池電壓低于22.0V時，LED2顯現(xiàn)橙色；當(dāng)蓄電池電壓在24.4V～24.8V之間時，LED2顯現(xiàn)綠色；當(dāng)蓄電池電壓高于24.8V時，LED2顯現(xiàn)赤色。
3 蓄電池充放電戰(zhàn)略：
作為太陽能路燈照明體系儲能用的蓄電池因?yàn)榇嬖谶^放、過充、運(yùn)用壽數(shù)短等疑問，要挑選適宜的充放電戰(zhàn)略。一切的蓄電池充電進(jìn)程都有快充、過充和浮充3個期間，每個期間都有不一樣的充電需求�，F(xiàn)行的充電辦法首要有恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、空隙式充電法等，這些充電辦法各有利弊。這篇文章規(guī)劃的操控器采納歸納運(yùn)用各充電辦法運(yùn)用于3期間充電。
(1)快充期間：蓄電池可以承受最大功率時，采納太陽能電池最大功率點(diǎn)盯梢對蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)蓄電池端電壓到達(dá)改換門限值后，進(jìn)入過充期間。
(2)過充期間：選用恒壓充電法，給蓄電池一個較高的穩(wěn)定電壓，一起檢測充電電流。當(dāng)充電電流降到低于改換門限值時，以為蓄電池電量已充溢，充電電路轉(zhuǎn)到浮充期間。
(3)浮充期間：蓄電池一旦挨近全充溢時，其內(nèi)部的大多數(shù)活性物質(zhì)現(xiàn)已康復(fù)成本來的狀況, 這時候?yàn)楸苊膺^充，選用比正常充電更低的充電電壓進(jìn)行充電。浮充電壓依據(jù)蓄電池的實(shí)踐需求設(shè)定，對12 V的VRLA蓄電池來說，通常在13.4V～14.4 V之間。此刻，在溫差較大的區(qū)域，還大概進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臏囟鹊謨�。合理思考溫度改動�?guī)模, 充電器大概依據(jù)蓄電池的溫度系數(shù)給予某種方式的抵償。因而，實(shí)踐可采納式(1)斷定浮充電壓Vf[4]:　
　   Vf =V0＋(T－25)c                      (1)
其間V0為基準(zhǔn)點(diǎn)的電壓，即未進(jìn)行溫度抵償時的電壓，T為檢測到的當(dāng)時溫度，25℃為設(shè)定的基準(zhǔn)溫度，c為電壓溫度系數(shù)，這兒可設(shè)置為0.0132。
4 最大功率點(diǎn)操控戰(zhàn)略：
因?yàn)樘�陽能電池的輸出電壓和輸出電流跟著日照�?qiáng)度和電池結(jié)溫的改動具有激烈的非線性，因而在特定的作業(yè)環(huán)境下存在著一個僅有的最大功率輸出點(diǎn)MPP(Max Power Point )。在實(shí)踐運(yùn)用體系中，為了在相同的日照強(qiáng)度和電池結(jié)溫下取得盡可能多的電能，就存在著一個最大功率輸出點(diǎn)盯梢MPPT (MPP Tracking)的疑問。MPPT指為充分利用太陽能，操控改動太陽能電池陣列的輸出電壓或電流的辦法使陣列一直作業(yè)在最大功率點(diǎn)鄰近。
        4.1 MPPT操控辦法：
為了完結(jié)太陽電池最大功率點(diǎn)盯梢，國內(nèi)外提出了許多種完結(jié)辦法。首要辦法有[5]增量電導(dǎo)法( incremental conductance,簡稱IncCond法)、曲線擬合法( curve-fitting)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)( neural network)、攪擾觀測法(perturbation and observation,簡稱P&O法)等。并且，每一種操控辦法又有多種完結(jié)算法。
本操控器選用攪擾觀測法來完結(jié)MPPT。攪擾觀測法是經(jīng)過不斷改動電池方陣的作業(yè)電壓，實(shí)時調(diào)查、對比前后兩點(diǎn)輸出功率值，以便改動調(diào)理電壓的方向，結(jié)尾穩(wěn)定在最大功率點(diǎn)。雖然體系作業(yè)點(diǎn)會在MPP兩邊存在振動表象，形成必定的功率丟失，但此辦法布局簡略，只需丈量電壓及電流兩個參數(shù)，因而易于完結(jié)并得到廣泛運(yùn)用。
在電路的詳細(xì)完結(jié)中，攪擾觀測法可經(jīng)過DC-DC改換器來完結(jié)。DC-DC 改換電路(也稱為斬波電路或斬波器) 是接在直流電源和負(fù)載之間，經(jīng)過操控電壓將不可控的直流輸入變?yōu)榭煽氐闹绷鬏敵龅囊环N改換電路。從作業(yè)方式的視點(diǎn)，DC-DC 改換電路又可分為升壓(Boost)、降壓(Buck)、升降壓(Boost-Buck)和丘克(Cuk)4種，其間降壓、升壓和升降壓式DC-DC改換電路是對比常用的類型。本操控器選用的是Buck型降壓電路。
4.2 DC-DC改換電路的完結(jié)：
Buck型降壓電路原理如圖2所示。電路由開關(guān)K、續(xù)流二極管D、儲能電感L、濾波電容C等構(gòu)成。當(dāng)開關(guān)閉合時，電源經(jīng)過開關(guān)K、電感L給負(fù)載供電，并將有些電能儲存在電感L以及電容C中。因?yàn)殡姼蠰的自感，在開關(guān)接通后，電流增大得對比緩慢，即輸出不能馬上到達(dá)電源電壓值。必定時刻后，開關(guān)斷開，因?yàn)殡姼蠰的自感效果，將堅(jiān)持電路中的電流不變，電流流過負(fù)載，經(jīng)過續(xù)流二極管D，回來電感L的左端，然后形成了一個回路。經(jīng)過操控開關(guān)閉合跟斷開的時刻（即PWM——脈沖寬度調(diào)制），就可以操控輸出電壓.
4.3 MPPT的操控流程
　　選用攪擾觀測法，準(zhǔn)則是電壓的改動一直能讓太陽能輸出功率朝大的方向改動。因而，首先讓太陽能電池以某個電壓輸出，收集電壓電流后核算得出它的輸出功率Pi，再與前一刻的輸出功率Pj進(jìn)行對比，若Pi＜Pj，則修正脈寬使U=U－△U；若Pi＞Pj，則使U=U＋△U。依照以上準(zhǔn)則再測、再比、再修正脈寬，逐次迫臨太陽能電池的最大功率點(diǎn)。
5  操控體系軟件規(guī)劃
　　操控器軟件的首要任務(wù)是：完結(jié)蓄電池的充電操控；完結(jié)電壓、電流的收集、處置和核算，完結(jié)MPPT操控算法；完結(jié)蓄電池對負(fù)載的放電操控。操控體系軟件選用模塊化程序規(guī)劃辦法，運(yùn)用E8A集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行程序開發(fā)。
這篇文章所規(guī)劃的以R8C系列為操控中心的智能太陽能路燈操控器，具有外圍電路簡略、可靠性高的特色，完結(jié)了太陽能電池的最大功率點(diǎn)盯梢，選用了合理的蓄電池充放電戰(zhàn)略，完結(jié)算法簡略，既進(jìn)步了太陽能電池板的運(yùn)用功率，又延長了蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)，具有必定的參閱和推廣運(yùn)用價值。