下载文档原格式
太阳能LED路灯配置方案太阳能路灯方案、太阳能路灯设计、太阳能LED路灯配置1.系统组成系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制器、蓄电池箱和灯杆几部分构成；太阳能电池板光效达到127Wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以1W白光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。
蓄电池箱以红砖材质砌成，美观耐用；箱内放置免维护铅酸蓄电池。
充放电控制器放置于灯杆内。
本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比。
2.工作原理系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。
蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。
充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
3.设计思想1,太阳能电池组件选型设计要求：长沙地区，负载输入电压24V功耗34.5W，每天工作时数8.5h，保证连续阴雨天数7天。
⑴长沙地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2，经简单计算北京地区峰值日照时数约为3.424h；⑵负载日耗电量 = = 12.2AH⑶所需太阳能组件的总充电电流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。
⑷太阳能组件的最少总功率数= 17.2×5.9 = 102W选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
40W太阳能LED路灯照明项目配置方案1 一、配置清单二、技术优势1.专用LED灯头1）外观轻薄，密封性好，可有效降低风阻，减轻灯杆的负荷，增强安全系数；耐冲击、防水、抗震力强2）显色指数高(LED达到80,高压钠灯仅23)，显色性好，对颜色的呈现更真实，更鲜艳；多种色温可选，能满足不同场合对色温的需求，使观察者倍感舒适。
3）节能显著，采用超高亮度大功率LED光源配合高效率电源，比传统钠灯、汞灯节电60％以上；发光效率高，LED在现有条件下发出光的效率75-100lm/w。
4）超强寿命5 0，000小时以上。
LED光源采用目前技术最为成熟的白光1W 封装，铝基电路板良好的散热确保LED工作在允许的温度下，两者相结合充分保障了LED的超长使用寿命，是传统钠灯、汞灯的5-10倍。
2、太阳能板单晶硅太阳能电池板转换效率达到17%+，转化效率高。
并且保证正常使用的情况下20年内功率输出不低于98%。
3.智能路灯控制器该控制器是我公司最新研发的产品，该产品通过调整负载输出的脉冲宽度从而把负载的输出电流、电压降低使负载半功率运行。
4.蓄电池专用蓄电池电池抗深放电能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象；电池抗深放电能力强，100％放电后仍可继续接在负载上，酸浓度低，对极板腐蚀弱，电池寿命长；环境适应性强，可在零下40度到零上60范围内正常储存、使用。
三、经济效益四、环境效益光伏发电系统是利用太阳能电池板接收阳光照射的能量来发电的，是一种真正的绿色，无任何污染独立而稳定的发电系统，对于节约有限的煤炭资源，节约水资源，减少污染，保护环境具有直接积极的巨大意义。
五、社会效益开辟“节能、降耗、减排”新天地，为政府大力提倡“绿色能源、绿色照明”树立标志性工程。
增强市民对新能源产品应用的意识，无形中提高市民对节能环保新能源利用的意识，直观的科普教育性为带动本地经济发展提供无形的精神财富。
太阳能LED路灯控制系统设计一、设计目标随着人们对环境保护意识的增强和能源消耗的压力，太阳能照明系统作为一种新型照明方式逐渐被广泛应用。
本设计旨在设计一套太阳能LED路灯控制系统，使其能够实现按需调节光照亮度、延长路灯使用寿命、提高能源利用效率和减少能源浪费。
二、系统组成该太阳能LED路灯控制系统主要由三部分组成：太阳能光电转换装置、储能装置和LED路灯控制装置。
1.太阳能光电转换装置：通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并将其充电送到储能装置。
太阳能电池板应根据实际情况选择合适的功率，以满足夜间照明需求。
2.储能装置：由电池组成，用于存储白天由太阳能电池板转化的电能，以供夜晚照明使用。
储能装置应具有较大的容量和高效的充放电特性，以确保路灯能够持续工作数天。
3.LED路灯控制装置：主要由控制器、传感器和LED路灯组成。
控制器采用微处理器控制，能够根据不同的环境条件和光照需求调节路灯的亮度，实现节能调光。
传感器可以负责检测环境亮度和电池电量，以便对路灯的亮度进行调节，并进行充电和放电管理。
LED路灯采用高效节能的LED光源，能够提供优质的照明效果。
三、系统工作原理当太阳能电池板接收到太阳能并转化为电能时，控制器通过传感器来调节LED路灯的亮度。
在光线较暗的时候，控制器会自动提高LED路灯的亮度，以确保良好的照明效果。
当光线足够亮时，控制器会自动降低LED路灯的亮度，以实现节能减排的目的。
储能装置起到了存储电能的作用，当夜晚来临时，路灯可以从储能装置中获取电能来提供照明。
当电池电量较低时，控制器会自动调整LED路灯的亮度，以延长电池的寿命。
同时，控制器也会监测电池电量，当电量过低时，会自动调节LED路灯的亮度或者关停路灯，以充电恢复电量。
四、系统特点1.节能环保：太阳能光电转换装置将太阳能转化为电能，具有非常高的能源利用效率，是一种非常环保的照明方式。
而LED路灯作为光源，比传统的荧光灯和白炽灯更加节能。
LED智能路灯控制系统设计LED智能路灯控制系统是一种基于现代通信技术、智能控制技术、计算机技术、传感器技术等多种技术的综合应用系统。
它可以实现对路灯的远程控制、自动化控制和节能控制，提高了路灯的运行效率，并且减轻了管理人员的工作压力。
本文将探讨一下LED智能路灯控制系统的设计。
一、系统架构LED智能路灯控制系统由三部分组成：路灯控制中心、路灯控制装置和路灯节点。
它们之间通过无线通信方式（或者有线通信方式）实现信息传输和控制命令传递。
其中，路灯控制中心是整个系统的核心部分，它是对路灯进行全局控制的地方。
二、系统功能（一）远程控制功能路灯控制中心可以实现对路灯的远程控制，管理人员可以随时通过网络操控中心控制路灯的开关、亮度、颜色等。
这种功能强化了路灯的可操作性，方便了管理人员的工作。
同时，路灯控制中心还可以根据路灯的实际情况，及时调整路灯的亮度和颜色，确保路灯的实用性和美观性。
路灯控制系统可以根据天气变化、节假日等情况，自动调节路灯的亮度和颜色。
例如，在晴天时，路灯可以降低亮度，节省能源；在节假日时，路灯可以变化颜色，增加节日氛围。
这些自动化控制的功能可以降低管理人员的工作量，提高了路灯的使用效率和质量。
路灯控制系统可以定时启动和关闭路灯，减少路灯运行时间，进而减少路灯能耗。
当路灯节点接收到中央控制的关灯指令时，智能节点掌握灭灯时间，路灯自动切断电源，灯头停止供电。
这种节能控制的功能可以降低管理成本，提高路灯的节能效率，并且降低对环境的影响。
三、系统优势（一）运行稳定LED智能路灯控制系统采用模块化设计以及B/S架构模式，系统稳定性高，具有很强的扩展性，可以在不中断其他路灯的工作情况下，对部分或全部的路灯进行控制，确保系统不会出现故障或意外中断的情况。
（二）易于操作LED智能路灯控制系统是一种高智能化的系统，它可以自动化完成大部分的控制操作，而且操作简单方便，易于管理操作人员上手学习，减少了工作量和工作强度。
LED智能路灯控制系统设计随着城市化进程的不断加快，城市道路越来越多，路灯数量也日益增加。
传统路灯存在能耗高、寿命短、维护管理成本高等问题，而LED路灯以较低的能耗、较长的寿命、较低的维护成本等诸多优点逐渐取代了传统路灯成为主流选择。
在此基础上，智能路灯控制系统的出现不仅能更大程度地发挥LED路灯的优势，提高城市路灯的使用效率，同时可以更好地满足人们在生活中的需求。
本文将介绍LED智能路灯控制系统的设计思路和实现方法。
一、系统设计思路1. 系统架构设计本系统采用集中与分布相结合的系统架构。
通过将LED灯路灯控制器、数据采集中心与互联网技术相结合，把所有的灯控制器连接至一个控制中心，通过分布在各个控制器上的传感器、通信模块等实现灯控器的实时状态采集和控制命令的下发。
2. 控制方式通过对人们对道路照明的需求进行统计分析，本系统采用以下三种控制方式：传感器控制当传感器检测到周围照度低于设置的亮度值时，自动打开路灯；当检测到周围照度高于预设亮度值时，则关闭路灯。
此种方式可以根据环境光线的变化自动进行调节，避免路灯一直开启，浪费能源。
手动控制用户可以通过手机App或者有线手动开启或关闭路灯。
预定时间控制利用时钟芯片，可以通过程序对路灯控制器的开关时间进行预定，定时开启或关闭路灯。
3. 通信方式本系统采用ZigBee协议或LTE/NB-IoT无线通信方式，实现灯控器与数据采集中心之间的通信。
4. 智能算法为提高路灯的使用效率，本系统采用了人工智能算法。
通过累积历史数据，以及路灯自身的状态、环境变量等信息，实现对路灯的智能控制，达到自适应、无需手动干预的控制效果。
例如对于相邻两个路段，当一个路段获得了最大亮度值，而另一个路段获得了最小亮度值时，系统会选择将光源的能量转移到那个最小的路段，以最小的能耗来达到最大的亮度的目标，节省能源、降低成本。
二、系统实现方法本系统是利用单片机进行硬件控制的，同时实现网络通讯，云存储，无线远程控制等功能。
太阳能LED路灯施工方案1. 背景介绍随着人类对环境和可持续发展的关注，太阳能LED路灯作为一种环保、节能的照明设备，开始逐渐被广泛应用。
太阳能LED路灯的优点在于可以通过太阳能板吸收光能，转化为电能储存于电池中，在夜间供路灯照明使用，且无需电线连接，便于安装，是一种十分优秀的照明方式。
本文旨在介绍太阳能LED路灯的施工方案。
2. 需要的工具和材料•太阳能电池板•光控器•LED灯头和驱动电源•电池盒•其他电线和配件•工具（电焊钳，电钻机，螺丝刀等）3. 施工步骤3.1 安装太阳能电池板首先，在路灯的安装位置上安装太阳能电池板。
选择平日太阳能照射较为充足的地方，避免受阴影遮挡。
3.2 连接光控器将太阳能电池板与光控器连接，在电池板的正、负级上接到光控器的电源输入端，以此来充电储存电池。
3.3 连接LED灯头接下来，将LED灯头和驱动电源连接。
在光控器的输出端上，连接LED的驱动电源；将驱动电源与LED灯头相连。
3.4 安装电池盒将电池盒固定到路灯的底座上，并连接电线。
在电池盒的正、负端上，将电线连接到光控器的电源输出端，连接完成后，将电池盒密封好。
3.5 安装其他配件按照电线配图安装其他配件，检查电路连接的正常性。
3.6 验证点亮路灯，验证其效果。
夜间光线充足的情况下，路灯能否照亮设定范围。
4. 注意事项•施工前，务必读懂太阳能LED路灯的原理和电路图；•操作时应当断电，确保安全；•路灯底座应当连结固定，确保安全；•选用的材料和工具要符合标准，严禁使用不符合规定的设备和不合格材料。
5. 总结太阳能LED路灯作为一份节能环保的照明设备，其基于太阳能的照明原理能够有效地节约能源，在城市绿化及乡村道路建设中有着广阔的应用前景。
通过本文的介绍，相信大家已经了解到了太阳能路灯的施工方案，希望大家在实际操作中能够避免常见的错误，提高施工质量和安全性，为人们提供更为安全、便捷、节能、环保的照明设施。
太阳能路灯控制器设置方法一、硬件设置1.安装太阳能电池板：选择一个无遮挡阳光的位置，以确保太阳能电池板可以充分获取阳光。
将太阳能电池板固定在合适的位置上，并确保太阳能电池板与控制器的电池接口正确连接。
2.安装LED灯：选择一个需要照明的区域，将LED灯固定在合适的位置上，并确保LED灯与控制器的LED灯接口正确连接。
3.连接电池：将电池正确地连接到太阳能控制器的电池接口上。
确保正极和负极的接线正确，以免引起电流短路。
4.连接传感器：如果太阳能控制器有附带光敏感应器，需要将光敏传感器与控制器的传感器接口正确连接。
光敏传感器通常贴在需要照明的位置，以便根据环境光线的变化控制LED灯的开启和关闭。
5.连接其他设备：根据需要，将其他设备如照明感应器、遥控器等与控制器的相应接口正确连接。
二、软件设置1.控制器开机：连接好硬件后，将太阳能路灯控制器的电源接通，控制器将开机。
2.时间校准：根据所在地的经纬度设置正确的时间，以便控制器能够根据日出和日落时间来调整LED灯的亮度和开启时间。
3.亮度设置：根据需要，设置LED灯的亮度水平。
有些控制器支持根据时间段设置不同亮度，可以根据需要进行设置。
4.模式设置：太阳能控制器通常有手动模式和自动模式两种。
手动模式下，LED灯的开启和关闭需要手动调整。
自动模式下，控制器会根据环境光线的变化来自动调整LED灯的开启和关闭。
根据需要选择合适的模式。
5.节能设置：有些太阳能控制器支持节能设置，可以根据需要在控制器中设置相应的节能参数。
节能设置包括调整亮度水平、时间段等，以实现最佳的节能效果。
6.其他设置：根据控制器的具体功能，还可以对各种其他设置进行调整，如超时设置、灵敏度设置等。
总结：太阳能路灯控制器的设置方法涉及硬件设置和软件设置两个方面。
首先，需要正确安装太阳能电池板、LED灯等硬件设备，并确保各部分之间的连接正确。
然后，在软件设置方面，需要进行时间校准、亮度设置、模式设置、节能设置等。
太阳能LED路灯设计介绍了太阳能LED路灯各个组成部分的原理、功能、设计方法及设计原则。
太阳能LED路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，且使用寿命长只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。
标签：太阳能；LED；原理；功能；设计方法1 太阳能LED路灯系统的组成及工作原理介绍系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；灯头部分以1WLED白光集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。
晶体硅太阳电池是以光—电直接转换方式该方式利用光电效应，将太阳辐能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。
太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。
当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用[1]。
2 蓄电池容量的计算我国地域广阔，气候差异很大，蓄电池白天储存的电能应能满足夜晚照明的需求，同时应该满足当地连续阴雨天气时夜晚照明的需求。
但是，所选蓄电池容量也不必过大，否则，蓄电池经常处于亏电状态，将影响蓄电池的寿命，造成不必要的浪费。
对蓄电池容量的选择，我国西部地区应高出照明灯日耗电量的4倍以上；北方地区应高出照明灯日耗电量5倍以上；南方地区应高出照明灯日耗电量6倍以上。
3 太阳能电池组件支架设计3.1 倾角设计为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。
方阵倾角的确定有公式计算法、图表查询法。
本次路灯使用地区为750kV三塘湖变电站，依据本次设计参考相关文献中的资料[2]，选定太阳能电池组件支架倾角为63?。
太阳能路灯以太阳光为能源,白天充电、晚上使用,无需铺设复杂、昂贵的管线,可任意调整灯具的布局,安全节能无污染,充电及开/关过程采用光控自动控制,无需人工操作,工作稳定可靠,节省电费,免维护,太阳能路灯的实用性已充分得到人们的认可。
本文介绍的基于单片机的太阳能路灯控制器的设计,对12V和24V蓄电池可以自动识别,能实现对蓄电池的科学管理,能指示蓄电池过压、欠压等运行状态,具有两路负载输出,每路负载额定电流可以达到5A,两路负载可以随意设置为同时点亮、分时点亮,单独定时等工作模式,同时对负载的过流、短路具有保护功能;具有较高的自动化和智能化程度。
硬件电路组成及工作原理系统硬件结构框图太阳能路灯智能控制器以STC12C5410AD单片机为核心,外围电路主要由电压采集电路、负载输出控制与检测电路、LED显示电路及键盘电路等几部分组成的,结构框图如图1所示。
电压采集电路包括:太阳能电池板和蓄电池电压采集,用于太阳光线强弱的识别以及蓄电池电压的获取。
单片机的P3口的两位作为键盘输入口,用于工作模式等参数的设置。
下面详细介绍系统中STC12C5410AD、电压采集与电池管理、负载输出控制与检测电路的设计与实现。
STC12C5410AD单片机STC12C5410AD是STC12系列的单片机,采用RISC型CPU 内核,兼容普通8051指令集,而且还有新的特点:片内含有Flash程序存储器10k,Data Flash 数据存储器2k,RAM数据存储器512字节,同时内部还有看门狗(WDT);片内集成MAX810专用复位电路,集成了8通道10位分辨率的ADC以及4通道的PWM;具有可编程的8级中断源4种优先级,具有系统可编程(ISP)和应用可编程(IAP)等特点,片内资源丰富、集成度高、使用方便。
STC12C5410AD对系统的工作进行实施调度,实现外部输入参数的设置、对蓄电池及负载进行管理,工作状态的指示等。
为充分使用片内资源,本文所设置的参数写入Data Flash数据存储器内。
模拟路灯控制系统完整版（附硬件图及源c程序）模拟路灯控制系统专业：班级学号：学⽣姓名：指导⽼师：⼆〇⼀⼀年六⽉摘要本⽂介绍了⼀个模拟路灯控制系统的应⽤⽅案，⽤以实现模拟路灯的智能控制。
本⽅案以宏晶公司的MCU芯⽚STC12C5410AD为核⼼，加以简单的外围电路，实现了模拟路灯控制系统所要求的全部技术内容。
STC单⽚机在最近⼏年应⽤越来越⼴泛，因其抗⼲扰能⼒强、稳定性好，性价⽐⾼，因此是低成本路灯控制解决⽅案的⾸选。
该控制系统除了选⽤廉价的单⽚机芯⽚，还采⽤了廉价的红外对射传感器，⼤⼤降低了系统成本。
整个系统的电路简单，结构紧凑,电源驱动仅采⽤变压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。
经过多次测试，证实该系统能长时间稳定⼯作，完全满⾜设计要求指标。
关键词：模拟控制；LED照明；单⽚机ABSTRACTThis paper introduces a simulation control system application scheme street, to simulate the street lamp of intelligent control. This plan to macro crystal company MCU, STC12C5410AD as the core, to chip the periphery of the simple circuit, realize the simulation street lamp control system all of the requested technology content. STC SCM in recent years more and more wide application, because of its strong anti-interference ability, good stability, high performance/price ratio, and so is the low cost street lamp control solutions of choice. The control system in addition to choose cheap single-chip microcomputer chip, also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor, and greatly reduce the cost of system. The whole system of the circuit is simple, compact structure, power drive only used three transformer and the regulators, and the combination of a few additional filter capacitance will realize the stable power output. After many test, and confirm that the system can work stably for a long time, fully meet the design requirements index.Keywords: Simulate controlling; LED lighting; Single-chip microcomputer⽬录1 系统设计 (1)1.1 设计要求 (1)1.1.1 基本要求 (1)1.1.2 发挥部分 (2)1.2 总体设计⽅案 (2)1.2.1 功能分解及设计思路 (2)1.2.2 ⽅案论证与⽐较 (2)1.2.3 系统各模块的最终⽅案 (5)1.3 系统功能说明书（⽤户使⽤说明书） (5)1.3.1 路灯的⼯作模式 (5)1.3.2 按键操作说明 (6)2 单元电路设计 (6)2.1 电源供电电路 (6)2.2 单⽚机最⼩系统 (7)2.3 输⼊与输出 (7)2.4 电流源驱动 (8)3 软件设计 (9)3.1 系统主程序流程图 (9)3.1.1系统流程图 (9)3.1.2 定时器溢出中断处理函数流程图 (10)3.1.3 按键扫描流程图 (11)3.2 系统⼦程序 (11)4 系统测试 (12)4.1 测试仪器 (12)4.2 指标测试 (13)4.2.1 各部分测试的指标 (13)4.2.2 系统实现的功能 (13)5 结论 (15)参考⽂献 (16)附录 1 程序代码 (17)附录 2 硬件原理图 (29)附录 3 PCB图（部分） (30)1 系统设计1.1 设计要求设计并制作⼀套模拟路灯控制系统。
晶成光电做为LED路灯专业的研发生产厂家一直致力于在LED路灯照明领域能够为节能社会尽自己的微薄之力，也一直在关注这个行业的一些技术动态，有好的知识都会第一时间与大家分享，今天晶成光电分享太阳能LED路灯控制器设计，希望能对大家有用。
面对地球生态环境日益恶化、资源日益短缺的现实，当今世界各国政府采取了很多政策和措施，大力扶持和发展节能环保产业。
太阳能 LED路灯是太阳能开发利用和照明领域节能技术的综合应用，具有环保节能的双重优势。
据统计，照明消耗约占整个电力消耗的20% 左右，降低照明用电是节省能源的重要途径。
太阳能具有清洁环保和可再生的特点，而LED 照明是当前世界上最先进的照明技术，是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，具有结构简单、效率高、重量轻、安全性能好、无污染、免维护和寿命长、可控性能强等特征，被认为是照明领域节电降能耗的最佳实现途径。
有统计数据显示，仅LED路灯节能一项，每年就能为中国节省约一座三峡大坝所发的电力。
正是由于LED 照明灯具所具有的节能、环保优势，近年来，其全球产值年增长率保持在20% 以上，中国也先后启动了绿色照明工程、半导体照明工程、“十城万盏”计划等推进该产业发展。
本文设计的太阳能LED 路灯控制器，先对太阳能电池输出和蓄电池电量等参数进行检测确定系统工作状态，利用最大功率点跟踪MPPT 算法实现电能的最大化收集，在电能的储备完成后，利用PWM 技术调节LED 的亮度以进一步节能，从而实现了整个系统的自动控制和智能能量管理，更有利于太阳能路灯的应用推广。
1 太阳能LED路灯系统简介
1.1 太阳能LED路灯系统的组成
太阳能路灯系统由以下几个部分组成：太阳能电池板、LED 灯具(含LED光源、灯杆及灯具外壳)、控制器、蓄电池组，如图1 所示。
1.2 太阳能LED路灯系统的基本原理
利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板白天接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中；夜晚当照度逐渐降低，充放电控制器检测到这一变化，蓄电池开始对LED 路灯放电。
蓄电池放电约10 h后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。
根据海南三亚的日照特征和城市道路照明设计标准[5]，本系统选用组件参数如下：LED 路灯1 组(32 W，24 V，1．4 A；LED 1 W 光源；4 组并联，每组8 个串联)；太阳能电池板2 块( 每组额定输出电压
18 V，工作电流为5．6 A，开路电压为21． 2 V，短路电流为6．1 A，峰值功率为80 W)；蓄电池( 12 V，200 Ah；过充电压14．8 V，浮充电压12．3 V，过放电压10．8 V) 。
2 太阳能LED路灯硬件设计
虽然太阳能LED路灯控制器在整个系统中是价值最小的部份，但是它却是整个系统的核心控制部分。
一个设计先进的控制器，除了完成最基本的充放电控制功能外，还能控制太阳能电池方阵尽可能吸收太阳能，提高效率；能防止蓄电池过充电及深度放电，延长蓄电池的使用寿命；能根据环境，调节LED 光源的亮度，特别是在后半夜还能实现半功率点亮负载，从而尽可能节能等。
由于光伏电池板的输出电力有很大的不确定因素、蓄电池的充放电特性非线性，另外两者受环境影响较大，因此设计一个性能良好的充电放电控制器对系统性能有很大影响。
本文是对控制器设计的一个有益的探索。
本文设计的控制器是采用STC12C5410AD 单片机作为主控器件，该器件内置4 路PWM 通道，8路10 位ADC 通道，工作频率高达35 MHz，指令兼容51 单片机但速度快8～12 倍，非常适合本设计要求。
由于两组太阳能电池采用串联连接，输出电压为36 V，蓄电池电压为12 V，LED 路灯工作电压为24 V，因此充电电路采用DC /DC 降压变换电路( Buck)，放电电路采用DC /DC 升压变换电路( Boost)，通过软件实现充放电的控制策略，从而最终达到提高效率、节能的目的(如图2 所示)。
本文重点论述充放电电路及其控制策略。
2．1 充电电路及控制策略
充电电路由电感
L1、功率MOSFET 管T1和续流二极管D2构成降压型Buck 电路，如图3 所示。
通过改变加在MOSFET 控制栅极的脉冲宽度(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation，PWM)就可以改变太阳能电池板的输出电压。
通过检测太阳能电池板的输出电压和电流、蓄电池的电压和电流，判断蓄电池的电荷状态，选择合适的充电方式为蓄电池优化充电。
当蓄电池电压超过一定电压后，关断T1，防止蓄电池过充电。
当系统检测到环境光线充足，控制器就会进入充电模式。
然而，充电的效率与充电电源(太阳能电池) 、负载(蓄电池) 以及环境的特性是紧密相关的。
太阳能电池的输出功率是日照强度和周围环境温度的非线性函数[1]，如图4 所示。
也就是说，当日照强度增强时，最大输出功率相应增大；当温度增加时，输出功率降低；但一定条件下，总存在一个最大输出功率点。
当忽略温度效应时，不同光照条件的输出特性与负载曲线L 的交点A，B，C，D，E(工作点)显然不都是最大功率点，若采用直接匹配必然带来输出功率的损失。
采用最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Track)的控制策略就可以将采集到的太阳能尽可能转化为电能，储存到蓄电池组中。
MPPT 控制策略主要有干扰观测法、导纳增加法和固定参数法等算法。
这里采用干扰观测法[1]，其思想：控制器在每个控制周期用较小的步长改变光伏电池的输出电压或电流——“干扰”，改变的方向可以增加或减小；比较前后光伏电池的输出功率，如果输出功率增加，就按照上一周期的方向继续干扰过程；如果输出功率减小，则改变干扰的方向，最终在最大功率点往复达到稳定，此
时还可以减小步长以进一步逼近最大功率点。
另外，目前条件下铅酸蓄电池是比较经济实用的蓄电装置。
铅酸蓄电池的容量和寿命是蓄电池的重要参数，受充电方法的影响很大。
可接受的理想充电曲线是充电电流随时间按指数规律衰减的曲线[3]，但极化现象却制约了蓄电池的寿命和光伏电池发电系统充电模式。
因此需要根据蓄电池充电特性曲线，采用分阶段的充电策略，才可以提高充电的效率和延长蓄电池的寿命。
这里蓄电池的充电策略是三阶段充电( 快充、过充和浮充)。
(1) 快充阶段充电电路的输出方式等效为电流源。
电流源的输出电流根据蓄电池最大可接受电流来确定。
充电过程中，检测蓄电池端电压，当蓄电池端电压上升到转换门限值后，充电电路转到过充阶段。
固定输出电流，采用MPPT 算法控制输出电压。
(2) 过充阶段充电电路对蓄电池提供一个较高电压，同时检测充电电流。
当充电电流降到低于转换门限值时，认为蓄电池电量已充满，充电电路转到浮充阶段。
(3) 浮充阶段蓄电池组充满电后，保持电量的最好方法就是给蓄电池提供一个精确的、具有温度补偿功能的浮充电压。
2．2 放电电路及控制策略
放电电路的负载是大功率LED路灯，它是由1 W及以上的高亮度LED按一定的拓扑连接而成的绿色光源。
大功率LED 路灯的发光强度是和流过的电流成正比。
由于大功率LED 的电流、电压参数具有典型的PN 结伏安特性，其正向压降的微小变化会引起较大的正向电流变化。
不稳定的工作电流会影响LED 的寿命和光衰，所以大功率LED 的驱动电路必须提供恒定的电流[2 - 3]。
其控制电路主要采用DC /DC 升压驱动电路(Boost)，控制策略采用脉冲宽度调制(PWM)，Boost 充电电路如图5 所示。
电感L2、功率MOSFET 管Q2和D3构成升压型DC /DC 转换器，通过单片机控制输出PWM2，获得一个稳定的输出电压；通过PWM3和PWM4 通道进行2 路LED 照明的恒流控制，完全关断这2 路负载还可以用作半功率点控制；R7和R10提供LED 照明驱动电路的电流反馈采样；其它时控功能、温度补偿电路和蓄电池的过放保护电路在此就不详细讨论。
3 软件设计
软件设计主要协助硬件电路完成控制器的控制策略，由主程序和充电、放电等子程序组成，如图
6 ～ 9 所示。
充电子程序根据蓄电池的电压和电流完成3 个阶段充电转换，其中快充阶段采用MPPT 算法，以尽可能提高光伏电池的输出功率。
放电子程序通过PWM 技术调节负载电流，在后半夜可以完全切断负载，实现半功率点亮负载。
4 结束语
太阳能 LED路灯照明系统是太阳能开发利用与新一代绿色光源LED 的完美结合。
经过多次软硬件的综合调试，本文以STC12C5410AD 单片机为核心设计的智能控制器，整体实现了三段式充电控制功能，并能有效防止蓄电池过充；同时还能实现定时和半功率点切断负载，在蓄电池电压小于过放电压也将切断负载，从而蓄电池过放保护。
该系统在能源利用率和工作可靠性方面有一定的实用价值，考虑到三亚地区
的风力资源也较丰富，下一步的研究方向将是充分利用太阳能和风能的互补性，保证全年无间断亮灯，从而向真正实现零污染、零排放、绿色的照明系统迈进一步。
感谢三亚航空旅游职业学院机电工程系提供此文章供晶成光电转载与大家分享。
