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摘要随着科技的发展，能源需求已经成为一个非常重要的社会问题。
人们对各种可再生能源进行了研究，特别是风能和太阳能。
太阳能与风能有着很好的互补特性，因此在部分远离电网的区域可以采用小型的风光互补发电系统供电。
近年来LED 照明技术得到快速发展，LED照明得到越来越广泛的应用。
研究一种基于风光互补发电的LED路灯，对节能和城市照明具有重要的意义。
本文设计了一套独立式风光互补LED路灯系统，并对风力发电机、太阳能电池、蓄电池和控制器进行了分析和设计。
其中在最大功率跟踪策略方面，分别采用了双输入升降压斩波硬件电路实现风能和太阳能的最大功率输出，并分别采用变步长扰动控制算法和改进扰动观察控制算法作为最大功率点跟踪（MPPT）控制策略。
在蓄电池充放电控制上采用双向直流升/降压式变换电路来实现蓄电池的充放电能量管理。
在智能控制器设计方面上，设计了一种以DSP为控制核心的风光互补LED路灯控制系统。
系统以TMS320F2812为主控芯片，主要设计了控制系统的数据采集模块，PWM信号驱动模块，控制系统的辅助电源模块，LED照明驱动电路以及系统时钟模块。
最后根据设计要求进行了参数计算和设备选择。
关键词：风光互补；最大功率跟踪；能源；LEDAbstractWith the development of science and technology, the demand for energy has become a very important social issue. Human research on many renewable energy, especially wind and solar power.Solar and wind power has a very good complementary characteristics and therefore Small scale Wind and Solar complementary electricity generating system can be used in part of the region far from the grid.LED lighting technology developed rapidly in recent years, LED lighting has been used more widely. Research on LED lights based on wind and solar power have great significance to energy saving and urban lighting.This paper designs a general structure scheme of a wind and solar LED street light,and analyze and design wind turbine and solar cell and storage battery. And in terms of the intelligent controller’s maximum power tracking control strategy, this paper uses two-input buck-boost chopper hardware circuit to achieve the wind and solar maximum power output,and uses the variable step control algorithms and improve disturbance observation control algorithms as themselves maximum power point tracking (MPPT) control strategy, the variable disturbance step can be taken place of the traditional fixed-step in the control process, which to improve the efficien cy of power generation. In terms of the intelligent controller’s battery charging and discharging control strategy, this paper uses the bi-directional DC buck/boost converter to achieve the battery charging and discharging energy management. This project designed a wind and solar LED street light control based on DSP. In hardware design, TMS320F2812 is the MCU of this control system , we design the PWM signal driver modules, auxiliary power module of the control systems, LED lighting driver circuit.Final, According to the requirements of design parameter calculation and equipment selection.Key words：wind and solar street light；maximum power tracking；energy；LED目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 风光互补发电研究现状 (2)1.2.1 风力发电研究现状 (2)1.2.2 光伏发电研究现状 (2)1.2.3 风光互补研究现状 (3)1.3 风光互补LED路灯总体结构设计方案 (3)第2章风力发电机的设计 (4)2.1 风力发电机的工作原理及运行特性 (4)2.1.1风力发电机工作原理 (4)2.1.2 风力发电机运行特性 (4)2.2 最大功率跟踪控制策略 (7)2.2.1 风力发电机的基本控制策略 (7)2.2.2 风机最大功率跟踪控制策略 (7)2.2.3 功率扰动控制策略 (8)第3章太阳能电池板的设计 (10)3.1 太阳能电池的工作原理及运行特性 (10)3.1.1 太阳能电池原理 (10)3.1.2 太阳能电池工作特性 (10)3.2 最大功率跟踪控制 (12)3.2.1 太阳能电池板扰动观察法控制策略 (12)3.2.2 本文采用MPPT控制策略 (13)3.2.3 MPPT电路实现 (14)第4章蓄电池组的设计 (16)4.1 蓄电池工作原理及运行特性 (16)4.1.1 蓄电池的工作原理 (16)4.1.2 蓄电池的特性参数 (17)4.1.3 蓄电池的工作状态 (17)4.1.4 蓄电池的运行方式 (18)4.1.5 影响蓄电池寿命的因素及充放电保护 (19)4.2 蓄电池充放电方法 (19)4.3 充放电系统电路实现 (21)第5章参数确定及设备选择 (22)5.1 发电量与用电量计算 (22)5.2 设备参数确定 (22)5.3 LED路灯的选择 (23)5.3.1 LED的原理 (23)5.3.2 LED灯的特点 (23)5.3.3 LED路灯设计 (24)第6章风光互补路灯智能控制器的设计 (26)6.1风光互补发电系统主电路设计 (26)6.2 风光互补LED路灯控制器硬件设计 (27)6.2.1 TMS320F2812最小系统 (28)6.2.2 信号采集电路设计 (30)6.2.3 PWM驱动电路设计 (31)6.2.4 辅助电源设计 (33)6.2.5 实时时钟设计 (36)6.2.6 LED驱动设计 (37)6.3 系统软件设计 (38)6.3.1 主程序设计 (38)6.3.2 充放电程序设计 (39)6.3.3 LED照明管理程序设计 (40)第7章总结 (41)参考文献 (42)致谢 (43)附录Ⅰ锦州气候背景 (44)附录Ⅱ外文资料及翻译 (45)第1章绪论1.1研究背景与意义现阶段，人们主要使用的能源都是煤、石油、天然气等化石燃料以及少量的核能，随着现代人口的快速增长，以及人们对高质量生活的追求，化石能源的消耗量在进一步增加。
基于风光互补LED节能路灯控制系统的设计摘要：大部分道路路灯采用恒亮照明方式，造成严重的浪费，本设计通过调节PWM占空比来调节LED亮度的调节，根据需要调节路灯的亮度。
本设计对路灯进行智能控制及节能研究有着积极的意义。
关键词：风光互补，LED 智能路灯，单片机引言风能和太阳能是可再生的绿色能源，各国为进行研究和利用都投入了巨额资金。
嘉兴市位于杭嘉湖平原的中心地带，而且冬夏季风交替显著，季风特征明显，风力资源丰富。
因此高校路灯智能调节亮度并采用风光互补LED节能路灯一种非常好的节能方案。
1控制系统整体方案本设计包括风光互补和LED亮度智能调节，两系统共用一个控制器，风光互补系统主要是将太阳能和风能进行有效结合，并且把电能存储在蓄电池中，通过控制蓄电池实现对LED路灯的供电时间和亮度控制。
同时加入市电接入，保证LED路灯的正常使用。
2节能道路路灯系统结构在风光互补系统种，白天主要是风力和太阳能光伏同时发电，这时系统的电能来自于太阳能光伏板和风机产生的电能；夜间，太阳能光伏板无法发电，因此主要依靠风机进行发电。
本设计对电能的存储使用蓄电池存储，并对路灯进行供电。
控制器是系统中最重要的，它决定了整个系统的性能的优劣，它的功能是对电能进行管理以及控制。
系统结构框图如图1所示。
图1系统结构框图3节能道路路灯控制系统设计3.1智能控制器硬件电路设计智能控制器的设计是本课题的重点。
控制器的设计方案直接影响着系统的整体性能。
根据系统的特点，智能控制器使用单片机STC89C52RC来实现，该单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰的优点，在8位单片机中性能优异。
3.2光信号采集模块设计在本设计方案中，如果出现阴雨天气，光照强度不足需要自动开启路灯，是根据光信号采集模块来对外界光照强度进行判断，本设计使用光敏电阻作为传感器。
光敏电阻的阻值随着外界光照强度的变化而变化，使得采集的电流大小发生改变，采用LM358作为运算放大器对电路中的电流进行放大，在通过A/D转换器将电信号传回到单片机之后，控制器通过判断电信号阈值来决定是否打开还是关闭路灯。
风光互补LED路灯控制器的设计摘要：本文介绍了风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势；以及介绍了风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理。
關键词：风光互补；工作原理；技术结构一、风光互补的概念及技术原理风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能单晶硅电池板、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。
是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。
二、风光互补的技术构成（一）发电部分：由1台风力发电机和太阳能电池板组成，完成风一电；光一电的转换，作。
（二）蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。
（三）风光互补控制器：集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪，自动泄荷，过充过放保护功能于一体，对负载进行全方面的控制。
（四）负载部分：本项目由于未使用逆变器，所以直接使用直流LED照明灯作为负载。
三、风光互补控制器（一）风光互补控制器的概述。
风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。
充分利用风能和光能资源发电，可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡的情况。
设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，而且还提供了强大的控制功能。
集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪，自动泄荷，过充过放保护功能于一身，性能稳定可靠。
（二）风光互补控制器的特点及功能1.风光互补控制器的主要功能（1）白天对太阳能电池板的电压和电流进行检测太阳能电池板最大输出功率点，使太阳能电池板以最大输出功率给蓄电池充电，并控制太阳能电池对蓄电池进行充电的方式；（2）控制光电互补自动转换，晚上控制蓄电池放电，驱动LED负载照明；（3）对蓄电池实行过放电保护、过充电保护、短路保护、反接保护和极性保护；（4）控制LED灯的开关，通过对外环境监测，可以控制LED 灯开灯、关灯时间。
风光互补型智能路灯系统设计主考院校：专业：指导老师：考生姓名：准考证号：二零一二年四月十日摘要随着科技的发展，我们的生活变好了，但是我们周围的环境越来越差，而且自然界中一次性能源也越来越少，这样就被迫我们要去寻找新的能源。
太阳能和风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性。
由于风能和太阳能的随机性、间歇性，为满足稳定、持续的给路灯供电的需要，而新的能源单一化的使用却不能解决我们所面临的问题，能源的合理利用也越来越成为世界各国研究的主题。
本文介绍了风光互补型智能路灯系统设计，此系统可将风能与太阳能合理的结合互补，风光互补型路灯是利用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，以及风力发电将风能转化为电能，并储存在蓄电池中供负载使用，它是集太阳能光伏技术、风能发电技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体的新兴技术。
由于小型风光互补路灯控制器的结构复杂，影响运行控制的因素很多，此文只着重考虑了在整个风光互补系统的经济性、可靠性的基础上进行蓄电池充放电控制系统和路灯控制系统的研究，为小型风光互补路灯控制器运行控制的深入研究和控制系统的不断完善提供了参考，以及用MCS-51中AT89C51单片机系统来控制整个电路，在电路中利用光敏电阻来对路灯的开与关进行控制，构成反馈电路来对路灯出现故障时的软件反馈，来对路灯的整体设计加以完整。
关键词：新型能源；智能型路灯；单片机；能源互补目录第一章绪论1.1 研究背景1.2 我国太阳能、风能发电的发展趋势1.2.1 太阳能发电的发展趋势1.2.2 风能发电的发展趋势1.3 本课题的研究内容第二章太阳能和风能发电系统的工作原理 2.1 传统的电力给电系统的原理2.1.1 传统的电力给电系统的原理2.1.2 传统的电力给电系统的弊端2.2 传统的光伏发电系统的原理2.2.1 传统的光伏发电系统的原理2.2.2 光伏发电系统的弊端2.3 传统的风力发电系统的原理2.3.1 风力发电系统的原理2.3.2 风力发电系统的不足2.4 风光互补发电系统的原理2.4.1 最合理的独立电源系统2.4.2 技术方案的最优配置第三章风光互补发电系统中蓄电池的工作原理 3.1 蓄电池的工作特性3.1.1 铅蓄电池的工作原理3.1.2 蓄电池的工作温度影响3.2 蓄电池的检测第四章路灯定时控制4.1 路灯的开关与外界光照强度的关系4.2 采用光敏开关检测环境照度第五章控制器硬件部分及外围电路设计5.1 风光互补控制器方框原理图5.2 硬件设计原则5.3 时钟电路5.4 复位电路5.4.1 可靠性5.4.2 人工复位5.5 按键电路5.6 显示电路5.6.1 显示方式选择5.6.2 LED的驱动和显示第六章软件设计6．1 主程序6．2 计时程序6．3 中断程序第七章系统的硬件抗干扰设计 7.1 抗干扰概念7.2 干扰的消除第一章绪论1.1 研究背景随着科技的发展，我们的生活变好了，但是我们周围的环境越来越差，而且自然界中一次性能源也越来越少，这样就被迫我们要去寻找新的能源。
道路风光互补工程LED太阳能路灯方案目录一、13米宽道路的路灯设计 (3)二、20米宽道路的路灯设计 (5)三建设风光互补路灯的意义 (7)四、风光互补LED路灯配置方案 (8)五LED路灯工程设计方案 (10)一、13米宽道路的路灯设计根据设计要求这种道路一般为人车混用的支路，车流少、车速低和路面是13米宽的水泥混凝土路面，可以选用单侧布置。
效果图灯具高度H=8米，间距S=20米，灯具悬挑长1.5米则有效路宽为11.5米，根据国家照明标准要求其照明平均照度Eav不低于 3.5Lx，平均照度均匀度Emin/Eav不小于3.5。
灯具采用LED照明灯具，56WLED灯具来做光源，其光通量为5500Lm，其等高8米道路平面等照度曲线图为:照度计算伪色图：选用路灯利用系数U=0.32(国际照明委员会推荐0.3),维护系数K=0.8;则其路面平均照度为：Eav=U*Φ*N*K/W*S=0.32*8000*1*0.8/11.5*30=5.93lx；根据灯具的等照度曲线可以得出其最小照度值Emin不小于3 lx则其平均均匀度为：Emin/Eav=3/5.93=0.5。
所以该安装方案路面平均照度Eav=5.93lx,平均均匀度Emin/Eav=0.5符合国家标准要求。
二、20米宽道路的路灯设计根据这种道路一般为次于干路，车流较多、车速较快和路面是20米宽的水泥混凝土路面，可以选用比侧对称布置:效果图灯具高度H=12米，间距S=40米，灯具悬挑长2米则有效路宽为16米，根据国家照明标准要求其照明平均照度Eav不低于5.6Lx,照度均匀度Emin/Eav不小于0.35。
灯具采用LED照明灯具，84WLED照明灯具做主灯光源，30WLED照明灯具做辅道灯光源，其光通量为8400Lm和2900Lm，其灯高12米道路平面等照度曲线图为：选用路灯利用系数U=0.32(国际照明委员会推荐0.3)，维护系数K=0.8;则其路面平均照度为：Eav=U*N*K/W*S=0.32*8000*1*0.8/13*25=6.3Lx根据灯具的等照度曲线图可以得出其最小照度值Emin不小于3Lx则其平均均匀度为:Emin/Eav=36.3=0.47所以该安装方案路面平均照度Eav=6.3Lx，平均均为度Emin/Eav=0.47符国家标准要求。
风光互补太阳能路灯设计方案设计单位：乌鲁木齐旭日阳光太阳能工程有限公司设计时间：二0 一一年三月二十日设计人员：姜广建电话：风光互补路灯设计方案现场效果图一、自然资源状况在跨入21 世纪之际，人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环保严格要求的双重制约下发展经济已成为全球热点问题。
而能源问题将更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏不足，更重要的是化石能源的开发利用带来了一系列问题，如环境污染，温室效应都与化石燃料的燃烧有关。
目前的环境问题，很大程度上是由于能源特别是化石能源的开发利用造成的。
因此，人类要解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。
太阳能和风能等清洁能源以其独具的优势，其开发利用必将在21 世纪得到长足的发展，并终将在世界能源结构转移中担纲重任，成为21 世纪后期的主导能源。
1.1 化石能源带来的问题(1)能源短缺：由于常规能源的有限性和分布的不均匀性，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需要。
从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气也只能延续到2040 年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。
因此，如不尽早设法解决化石能源的替代能源，人类迟早将面临化石燃料枯竭的危机局面。
(2)环境污染：当前，由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量；局部地区形成酸雨，严重污染水土。
这些问题最终将迫使人们改变能源结构，依靠利用太阳能等可再生洁净能源来解决。
(3)温室效应：化石能源的利用不仅造成环境污染，同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应，引起全球气候变化。
这一问题已提到全球的议事日程，其影响甚至已超过了对环境的污染，有关国际组织已召开多次会议，限制各国CO2 等温室气体的排放量。
1.2 太阳能资源及其开发利用特点(1)储量的“无限性”：太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。
风光互补路灯应用设计实例与典型配置方案一、任务导入风光互补路灯的技术优势在于利用了太阳能和风能在时间上和地域上的互补性，使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。
风光互补路灯控制系统还可以根据用户的用电负荷情况和当地资源进行系统容量的合理配置，既可保证系统供电的可靠性，又可降低路灯系统的造价。
风光互补路灯系统可依据使用地的环境资源做出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。
因此，风光互补路灯系统可以说是最合理的独立电源的照明系统。
这种合理性既表现在资源配置上，又体现在技术方案和性能价格上，正是这种合理性保证了风光互补路灯系统的可靠性。
从而为它的应用奠定了坚实的基础。
二、相关知识学习情境1风光互补路灯(一）风光互补路灯的技术特点风光互补路灯主要为夜间照明使用，采用两种工作模式：纯光控模式和光控+定时模式。
两种模式的设定和控制是通过路灯控制器的拨码来实现的，并且风光互补路灯控制系统对风力发电机、太阳能电池组件和蓄电池提供多种保护，使系统可以更可靠的稳定工作。
风光互补路灯使用方便，实现无人值守，免解缆；低风速启动，合理吸收风能和光能，大风切出保护系统使整个系统更加安全可靠，大大减少太阳能电池组件的配比，降低了灯具的设计成本，可以收到良好的社会效益和经济效益。
小功率风力发电机组的风力机体积小、质量小而且发电效率高。
风力发电机独特的电磁设计技术使其具有低的启动阻力矩。
按照风能公式，风中可用能量是风速的3次方。
这表示风速提高1倍时，风能将提高8倍。
一般风力发电机组的效率通常是线性的，因此无法利用风力的3次方效益。
发电机只在沿能量曲线上的1点或2点有效率。
通过改进风力机组的效率曲线，使其符合风中可用能量的分布，使它沿整个曲线都有效率。
（二）风光互补路灯的构成风光互补路灯具备了风能和太阳能产品的双重优点，没有风能的时候可以通过太阳能电池组件来发电并储存在蓄电池中，有风能没有光能的时候可以通过风力发电机来发电并储存在蓄电池中。
风光互补路灯系统风光互补路灯系统路灯是我们平常生活中最常见旳东西，它给我们夜晚旳生活带来光明。
目前美观旳路灯把都市旳夜晚装点得多姿多彩。
但路灯是一种耗电大户，由于路灯旳低压输电线路长，不仅路灯耗电，输电线路上旳耗电也很大，尤其是远离电源点旳市郊公路和高速公路更是耗电大户。
因此，我国诸多市郊公路和高速公路都没安装路灯。
实际上，市郊公路和高速公路没有路灯带来了许多安全问题。
目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯系统。
本文将从如下几种方面简介风光互补路灯旳状况：一、风光互补路灯旳长处1.经济效益好由于路灯必须用埋地电缆供电，因此在离电源点超过三公里旳公路，路灯旳供电线路旳建设成本很高，伴随公里旳延伸，还需要设升压系统，因此，在远郊旳公路，路灯旳供电线路成本高，线路上消耗旳电能也多。
而风光互补路灯不需要输电线路，不消耗电能，有明显旳经济效益。
2.可作为普及新能源知识旳好教材目前，非常需要对民众进行环境保护和新能源知识旳普及教育，风光互补路灯能最直接旳向从们展示太阳能和风能这种清洁旳自然能源旳应用前景。
3.造型优美，可作为道路景观风车在中国老式文化中是带来好运旳吉祥物，造型优美旳风车沿公路排列，迎风飞舞，将成为道路旳风景线。
二、人们对应用风光互补路灯所紧张旳问题1.安全性问题紧张风光互补路灯旳风车和太阳能电池板会被风吹落到公路上伤及车辆和行人。
实际上，风光互补路灯旳风车和太阳能电池板旳受风面积远不不小于公路指示牌和灯杆广告牌，并且，路灯旳强度设计也是按抗12 级台风旳原则设计旳，不会出现安全上旳问题。
2.亮灯时间不保证紧张风光互补路灯受天气影响，亮灯时间不保证。
风能和太阳能是最常有旳自然能源，晴天阳光充足，而阴雨天则风大，夏天阳光照射强度高，而冬天风大，并且，风光互补路灯系统配有足够旳储能系统，能保证路灯有充足旳电源。
3.造价高人们普遍认为风光互补路灯造价高。
实际上，伴随科技进度，节能型照明产品旳普及，风机和太阳能产品旳技术水平提高且价格减少，风光互补路灯旳造价已靠近常规路灯造价旳平均水平。
毕业设计学生姓名学号院(系)专业电气工程及其自动化题目风光互补路灯系统设计—硬件部分毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要：由于不断增加的能源危机和环境恶化，风和光伏发电是最有前途的新型能源技术。
此系统可将风能与太阳能合理的结合互补，风光互补型路灯是利用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，以及风力发电将风能转化为电能，并储存在蓄电池中供负载使用，它是集太阳能光伏技术、风能发电技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体的新兴技术。
偏远农村风光互补路灯控制系统设计
在偏远山区、农村由于电力缺乏，乡间道路上几乎都没有安装路灯，对居民晚间出行十分不利。
风能与太阳能在发电方面的应用逐渐成熟起来，风光互补发电系统的并网使用又将其产业技术向前推进了一步。
偏远山区、农村空气污染较小、建筑物遮挡较少、地势空旷，太阳能、风能较充足，因此可以充分考虑采用风光资源，安装风光互补路灯来改善居民生活环境。
1 系统方案
风光互补路灯控制系统方案框图如图1 所示:
图1 风光互补路灯控制框图
路灯控制系统过程为：控制器检测光伏电池的输出电压电流，并根据光伏阵列的输出电压、电流计算光伏阵列的输出的最大功率点，通过MPPT 算法控制DC/DC 电路，使DC/DC 输出电压始终高于蓄电池当前电压，从而提高蓄电池的充电效率。
当光伏电池系统输出电压、电流不正常或出现故障时，切断光伏发电系统，对其进行故障保护。
控制器根据检测风速大小，启动风机发电系统，风机输出的三相交流电压经过不可控整流、滤波输出。
控制器检测该输出电压、电流值，根据蓄电池的电压状况，为蓄电池提供合适的充电电压，当蓄电池已充满，而风机交流输出电压过高时，控制器启动卸载电路，对风机进行保护。
当出现强风，超出风机风速要求时，风机自动刹车，控制器切断风机发电系统，直至风速正常。
控制器对蓄电池进行管理，通过巡测蓄电池的电压、电流、温度状况，控制蓄电池充放电，并对蓄电池进行过充、过放保护等。
2 系统控制电路
风光互补路灯控制系统电路主要分为光伏发电、风力电机发电、蓄电池管理、LED 电流控制四部分，各部分的电路及控制方法如下：
2.1 光伏发电DC/DC 变换电路
光伏发电存在的问题是光伏电池的输出特性受外界环境影响较大，电池表面温度和日照强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化。
光伏电池在一个既定的温度和光照强度下会在一个特定的工作点达到最大输出功率，这个工作点称最大功率点（Maximum Power Point）。
但是因为太阳能电池的输出特性是复杂的非线性形式,因此难以确定其数学模型,也无法用解析法求得最大功率。
为了使电池充电过程始终工作在最大功率点，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking 简称MPPT)技术应运而生。
即在光伏电池和蓄电池之间加入最大功率跟踪环节，它既可以跟踪光伏阵列的最大输出功率，又可以输出稳定的电压对蓄电池进行充电，其目的是使太阳能电池板在环境发生变化时仍然能迅速调整它的工作点保持在最大功率点。
具有最大功率跟踪功能的系统设计主电路如图2 所示：
图2 MPPT 控制器主电路
电路原理：控制器通过检测主回路电压、电流，计算出太阳能电池的输出功率，并根据采样的电压、电流值结合MPPT 算法输出一个脉宽调制信号，通过改变MOSFET 的开关的占空比，达到CUK 电路的升降压控制，从而达到了最大功率输出，保证给蓄电池稳定地充电。
2.2 风力发电AC/DC 电路
风力发电机功率的选择要根据风速而定，当风速仪接收到风速信号时，便发出脉冲信号送给控制器。
风力发电机根据风速状况产生不稳定的三相交流电压，该电压为蓄电池或负载供电时需要设计专门的转换电路，一方面把调整后的能量送往直流负载，另一方面把多余的能量按蓄电池的特性曲线对蓄电池组进行充电。
转换电路如图3 所示：
图3 风力发电系统主电路
电路原理：风力电机的三相输出U、V、W 接三相整流电路输入端，三相整流电路采用不可控整流，再通过BUCK 电路将整流输出的直流电压转换为蓄电池充电所需要的直流充电电压。
通过控制MOSFET（Q1）的导通时间，从而调节充电电流，这样防止蓄电池因大电流充电而缩短寿命。
2.3 蓄电池管理
铅酸蓄电池只能工作在一定电压范围内。
以12V 铅酸蓄电池为例，工作电压为10.8～14.7V，控制器实时监测蓄电池的电压，当蓄电池电压低于或高于正常工作电压范围时进行欠压或过压保护。
为了延长风光互补控制系统寿命，必须对蓄电池的充电进行严格控制，可以根据蓄电池的状态按照涓流充电、恒流充电、恒压充电和浮充充电四个阶段对蓄电池合理充电［6］，四个阶段充电曲线如图4 所示。
图4 蓄电池充电曲线
实践证明，实际的浮充电压与规定的浮充电压（13.8V）相差5％时，免维护蓄电池的寿命将缩短一半。
因此蓄电池应严格按照四个阶段进行充电，采用适当的浮充电压，免维护铅酸蓄电池的浮充寿命可达10年以上。
2.4 LED 电流控制
大功率LED 路灯（如24V/80W）是由1W 及以上的高亮度LED 按一定的拓扑连接而组成的光源，LED 路灯的发光强度是和流过的电流成正比。
由于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。
其控制电路可采用DC /DC 升压驱动电路（Boost 电路），如图5 所示。
图5 LED 电流控制电路
电感L1、功率MOSFET Q1 和D1 构成升压型DC/DC 变换器，控制器通过控制Q1 的PWM 占空比获得一个稳定的输出电压，通过控制Q2 的PWM 的占空比获得一个稳定的负载电流，并通过R2 提供LED 照明驱动电路的电流反馈采样，从而实现LED的恒流控制。
3 结束语
风光互补路灯系统是一套独立供电系统，不受发、输、供电条件的影响，也不需要开挖路面做埋管工程，现场施工和安装都很方便。
近年来随着农村道路基础建设的快速发展，道路亮
化成为了现在新农村建设的主要工程，面对近年LED 节能灯在实际生活中的广泛应用，在农村道路照明中风光互补LED 路灯逐渐成为了新农村路灯安装的一种新趋势。
