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风光互补路灯控制系统的设计_林闽

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基于Zigbee风光互补路灯控制系统的设计

基于Zigbee风光互补路灯控制系统的设计

基于Zigbee风光互补路灯控制系统的设计由于当前能源危机的日益加剧,人类开始加快对新型能源的开发和利用。

风光互补路灯则是其中一个重要的应用。

本文首先介绍了国内外在风光互补路灯的发展现状,并对已有的风光互补路灯进行了重新的设计,主要涉及电源的选型以及管理问题、路灯的开关控制、系统的控制以及路灯状态信息的传输等问题。

然后介绍了该新型路灯的整体结构,系统主要由五部分组成:风力发电模块、光伏发电模块、控制器、蓄电池、以及路灯。

通过对风力发电机结构和原理的分析,本系统选用的是直驱永磁风力发电机。

对光伏板的发电原理的分析,本系统选用多晶硅材料的光伏电池板。

储电设备选用的是铅酸蓄电池,根据蓄电池的状态来判断是否需要充电。

在路灯的选择上,本系统选择亮度最高、能耗较低的LED路灯作为照明设备。

在系统的控制方面本系统采用的是德州仪器(TI)公司的CC2530来作为主控制器。

在对蓄电池充电电路的设计上,其主要通过BUCK电路来做稳压处理,同时控制光伏电池的充电,由于各个模块所需电压不完全相同,有必要对蓄电池的输出电压做变压处理,来满足各个模块的需求。

最后采集光照度、路灯和蓄电池灯的端电压等信息,来作为系统健康状况的指标。

在通信模块上,本系统选用Zigbee局域网和远程通信相结合的方式,把采集的数据传递给远程监控中心。

其中远程通信选用的是移动M6312芯片。

同时结合移动公司推出的ONE/NET,来作为远程监控中心的操作平台。

软件部分是则根据对电源充电模块设计了相应的流程图、根据信息之间传递结构而设计了Zigbee信息传递流程图以及建立远程通信的流程图。

并借助于ONE/Net设计了一个操作界面,便于维护人员能及时的掌握系统整体以及各模块之间的状态。

基于风光互补LED节能路灯控制系统的设计

基于风光互补LED节能路灯控制系统的设计

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

风光互补LED路灯控制器的设计

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

风光互补型智能路灯系统设计

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。

偏远农村风光互补路灯控制系统设计

偏远农村风光互补路灯控制系统设计

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）。

(完整版)风光互补路灯设计

(完整版)风光互补路灯设计
最大剪力V=γQ× × +γQ× ×
=5.05kN
式中γQ---载荷组合系数
(5)灯柱根部应力
灯柱根部最大应力应小于灯柱材料的许应力即
ξmax=M/W+P/ψA +2V/A
式中M/W—弯曲应力
P/ψA—轴向应力
2V/A—剪应力
由前面计算出灯柱总弯矩为M=34.25kN·m
风光互补路灯是由小型风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、灯具以及灯杆等组成。他的工作原理是：当有风的时候，风能通过叶轮带动发电机旋转产生电能；当有阳光的时候，太阳能通过光硅片பைடு நூலகம்光能转换成电能，两路电能通过电缆引到蓄电池组加以储存，在晚上的时候为灯具发光提供电能。风光互补路灯，是一种新能源路灯的合理应用，在经历了多年的努力后，风光互补路灯已被越来越多的人认可和应用，市场出现了欣欣向荣的局面。
灯杆的高度应根据安装地点的地理环境来决定，保证风力机组的使用不受影响。太阳能电池组件的安装一般以不与风力机组的风叶相干涉为准，同时要注意保证太阳能电池组件不被灯杆遮挡。所以灯源的高度为7.5m，灯杆的高度为10m。
3.2.3
1.材质：高纯度铝质反射器、灯壳及散热体；高强度钢化玻璃罩；大功率LED光源；高效率进口恒流源。
μr=1.2
整基杆风振系数βz取1.3
灯盘风载荷系数WK1=βz·μs·μz·ur·
=1.3×0.8×1.38×1.2×0.7=1.2kN/
c)灯杆：简化为均布荷载
风压高度变化系数μz取1.38
风荷载体型系数μs =0.6
μr=1.2
整基杆风振系数βz取1.3
灯杆风载荷系数WK2=βz·μs·μz·μr·
2
（1）风光互补路灯系统推荐使用资源条件

风光互补路灯系统方案

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。

风光互补路灯控制系统的设计

风光互补路灯控制系统的设计
林闽;张艳红;修强;热孜望
【期刊名称】《可再生能源》
【年(卷),期】2011(029)006
【摘要】对风光互补路灯的使用特性进行了分析；对现有各种风光互补路灯控制系统所存在的问题进行了探讨和研究;提出了一种新的风光互补控制方法——逐步刹车保护法.逐步刹车保护法能很好的解决目前现有系统出现的刹车故障问题,提高了风光互补系统的可靠性.
【总页数】4页(P146-149)
【作者】林闽;张艳红;修强;热孜望
【作者单位】新疆维吾尔自治区新能源研究所,新疆乌鲁木齐830011;新疆维吾尔自治区新能源研究所,新疆乌鲁木齐830011;新疆维吾尔自治区新能源研究所,新疆乌鲁木齐830011;新疆维吾尔自治区新能源研究所,新疆乌鲁木齐830011
【正文语种】中文
【中图分类】TM615
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由 开 关 管 T5、 电 感 L、 续 流 二 极 管 D3、 电 容 C1 构成一个 常 规 的 DC/DC 降 压 斩 波 电 路 （BUCK 电路），由这个电路完成系统充电的最大功率跟踪 控制。 首先，由霍尔传感器采集当前的充电电流， 经 AD 转换处理后的电流信号送给单片机； 再由 当前充电电流和当前蓄电池电压得到一个当前的 输入功率；单片机输出 PWM5 信号，改 变 T5 的 占 空比； 此时霍尔传感器可采集到一个新的充电电 流值， 单片机亦可采样得到一个新的蓄电池端电 压，计算出一个新的输入功率值，用扰动观测回探 法进行比较计算 ， 实 现 MPPT 控 制 。 这 里 ，T5 是 MPPT 充电控制 MOS 管，D3 是续流二极管， 电感 L 起到储能作用，C1 起储能、滤波作用。
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是 保 险 ，当 负 载 发 生 短 路 时 ，R 熔 烧 断 ，此 时 单 片机检测到的电压是太阳能电池或风机的开路 电压，直接用逐步刹车法把风机刹住，把太阳能 电池断开，彻底停机，并发出报警信号。 T6 是 过 载 、 短 路 、 过 放 保 护 用 的 MOS 管 ， 一 般 情 况 下 ，R 熔 不 易 烧 毁 。 T6 的 控 制 方 法 较 为 简 便 。 4 测试与工程实践
风光互补路灯系统应具有风机过载保护（即 风机最大充电电流保护）、 风机过流保护和大风 刹车保护功能。 通过计算和试验得到最大风速时 风机的电流值，在风机运行时，控制器对充电电 流采样，一旦达到最大电流设定值时，采取刹车 措施，也即采取上述的逐步刹车保护法。 3 逐步刹车保护法的工作原理
风光互补控制器系统原理如图 2 所示[3]。 风电经过一个三相整流桥 Z， 光电经过一 个 防 反 向 二 极 管 D1，同 时 给 蓄 电 池 充 电 。 在 正 常 充 电 时 ， 开 关 管 T1，T5 是 常 闭 的 ， 即 T1，T5 的 栅 极 是 高 电 平 ； 开 关 管 T2，T3，T4 是 常 开 的 ，
由 MOS 管 T1，T2，T3，T4；二极管 D1，D2 和卸 载器 1、卸载器 2 构成风光互补系统的过充、过电 流保护电路。 逐步刹车保护法的工作过程如下：当 蓄电池过充时， 单片机给 T1 的栅极输出低电平， T1 断开，太阳能 电 池 停 止 充 电 ；同 时 单 片 机 给 T2 的 栅 极 输 出 高 电 平 ，T2 闭 合 ，接 通 卸 载 器 1，风 机 边充电边给卸载器 1 供电，由于负载加大，风机的 转速有所下 降 ；延 时 t1 后 ，单 片 机 给 T3 的 栅 极 输 出高电平，接通卸载器 2，风机的转速继续下降；延 时 t2 后，单片机给 T4 的栅极输出高电平，T4 闭合， 风机输出被短路；此时由于风机转速已很低，其输 出功率很小，电流也不大，不会对 MOS 管 T4 造成 很大冲击， 风机很容易被短路刹车。 风机被刹车 后，经过延时 t3，单片机给 T1 的栅极输出高电平， 给 T2，T3，T4 的栅极输出低电平，风机和太阳能电 池又开始给蓄电池充电，延时 t4 后，蓄电池又达到 过充，又重复上述的逐步刹车保护方式；在延时时 间≤t4 时，蓄电池就达到过充，则必须经过时间 t5， 才再打开充电。
林 闽，等 风光互补路灯控制系统的设计
从图中可以看到： 以 4.2 A 小电流充电，当 达 到 过 充 时 ， 控 制 器 开 始 实 施 充 电 保 护, T2，T3 实施 PWM 充电，处于卸荷保护状态（图 4）。 从图 5 可以看到， 卸 荷 保 护 的 MOS 管 T2，T3 的 栅 极 电压处 于 高 低 电 平 交 替 状 态 ，是 PWM 充 电 工 作 模式。 图 6 中，刹车 MOS 管 T4 的栅极电压处于 低电平，开路状态。
另一种常用的保护控制方法：在控制器上接 有卸载器，在蓄电池过充时，把风机输出回路切 换到卸载器上，充电动作停止，通过卸载器消耗 风机能量。 但此类方法并不完善，从器件来看，卸 载器是发热元件，在经常有过充动作发生的情况 下会产生大量的热， 因此必须采用散热措施；卸
载器的寿命有限，一旦发生损坏，风机将失去刹 车功能，容易发生危险。 2.3 新的控制方法— ——逐步刹车保护法
继续调节柱形调压器， 同时给控制器加上 120 W 的 负 载 ， 充 电 电 流 变 大 ， 风 机 以 15 A 左 右的电流给蓄电池充电； 由于电流过大，5 s 后 风机开始刹车保护, 也即大风刹车保护 (图 7～ 10)。 从 图 7 可 见 ，刹 车 保 护 动 作 后 ，电 瓶 电 压 趋 于 稳 定 。 图 9 显 示 了 卸 荷 MOS 管 从 PWM 状 态 转 为 持 续 高 电 平 。 图 10 显 示 ， 刹 车 MOS 管 T4 的栅极电压在动作瞬间跳到高电平和短路状 态，将风机刹住。
测试步骤：调节柱形调压器，风机初始以 0.9 A 左右的电流向蓄电池充电，风机充电时电 压 幅 值 为 25.6 V； 卸 荷 驱 动 MOS 的 电 压 ， 幅 值 为 0；刹车时 MOS 的电压幅值为 0；继续调节柱 形调压器，风机以 4.2 A 左右的电流向蓄电池充 电，蓄电池进行过充保护，风机开始卸荷，其波 形如图 3～6 所示。
经过实践检 验 ，采 用 逐 步 刹 车 保 护 法 的 300 多台风光互补路灯系统一直工作正常，没有出现 过故障。 5 结论
过电流保护的刹车保护方法和过充保护一样， 都是逐步刹车保护法， 只是所采样为充电电流，当 充电电流达到 Imax 时， 开始上述的逐步刹车保护动 作，而开关控制过程和延时控制过程是一样的。
风 光 互 补 控 制 器 系 统 中 ，D2 是 防 反 向 保 护 二 极管，用于防止蓄电池短路；C2 是滤波电容；R 熔
目前，风光互补路灯应用的还较少，真正能 很好地达到经济性、可靠性和安全性的系统还不 多， 其重要的原因之一是没有一个好的控制系 统。 风光互补路灯要工作在无人值守状态，对控 制器的技术要求较高， 在满足使用功能的前提 下，还要做到控制智能化、可靠化，寿命长，稳定 性 好 [2]。
常规的光伏控制器在蓄电池充满以后，可以 启动开路保护模式， 但是对于风光互补路灯，在 蓄电池过充时，由于风机不能开路，一般都采用 电子保护方式，在过充、大风等保护时，对风机实 施电子式短路刹车。
Design of wind-PV hybrid streetlight control system
LIN Min， ZHANG Yan-hong， XIU Qiang， RE Zi-wang
0 引言 近年来， 国内外太阳能路灯系统发展得较
快，在资源条件具备的地区，风光互补路灯更具 有经济优势。
“风光互补”是指对负载在能量上的相互补 充 [1]。 采 用 风 光 互 补 路 灯 主 要 考 虑 其 经 济 性 、 可 靠 性和安全性。
本文剖析了国内外光电工程中存在的问题， 结合多年的实践经验，提出了风光互补路灯的控 制 新 方 法— ——逐 步 刹 车 保 护 法 ， 设 计 了 控 制 电
路，并经过了实践的检验。 1 系统的构成
风光互补路灯系统由风力发电机、太阳能电 池、蓄电池与控制器（或控制逆变器）和卸载器等 组成（图 1）。
2 风光互补控制方法 2.1 理想的风光互补路灯系统
风光互补路灯中所用的风力发电机不同于农 村的户用小型风力机，更不同于并网型风力机，严 格来讲， 国内目前还没有一种适合于路灯系统的 风力机。对风光互补路灯系统的风力机的要求：① 既要考虑路灯的美观，又要考虑路灯的强度。因为 灯杆不带拉筋，因此叶轮不能太大，对动静平衡的
图 2 风光互补控制器系统原理图 Fig.2 The function diagram of wind-PV hybrid controller system
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可再生能源
2011，29（6）
即 T2，T3，T4 的 栅 极 是 低 电 平 ； 开 关 管 T6 是 管 放电的，平时是断开的，其栅极是低电平，用电 时，给栅极一个高电平，开关闭合使用，给负载 R 供电。
收稿日期： 2011-03-03。 基金项目： 国家支撑计划支持项目（2008BAD96B09-03）。 作者简介： 林 闽(1968-），男，高级工程师，硕士，主要从事新能源利用技术的研究。 E-mail：linmin1968@
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林 闽，等 风光互补路灯控制系统的设计
要 求 更 高 ；② 起 动 风 速 低 ， 工 作 风 速 范 围 宽 （3～20 m/s），额定风速宜取 8～11 m/s；③刹车等制动保护 不能采取侧偏风轮等机械方式，最好是定桨距、固 定尾翼，且直对风向，如果采用变桨距，则要求变 桨准确灵活，叶轮强度大；④电机起动力矩低，输 出功率范围宽,采用适合高转速的压力轴承，电机 效率要高，最好采用永磁稀土电机；⑤回转体部分 的结构简单可靠，旋转灵活。
风光互补控制器是风光互补路灯中最关键 的设备，也是最容易出问题的环节。 风光互补控 制器，既要有足够的安全裕量，还要有较高的效 率，而且静态损耗要低。 本文针对风光互补控制 器在过充或大风保护时容易烧坏开关器件的问 题，提出了逐步刹车保护法。
在控制器上连接有两个或多个卸载器，在 蓄电池过充时，将卸载器逐步加载，使风机逐渐 减 慢 ， 再 通 过 MOSFET （ 开 关 管 ） 短 路 刹 车 ； 同 时，控制延时打开，只有在一定时间后或电压降 到 恢 复 点 时 ，再 重 新 打 开 MOS 进 行 充 电 。 这 样 的卸载是一个逐步的过程， 在转速和电流得到 控制时彻底刹住， 对风机和控制器的冲击相对 较小，卸载器工作时间短，发热少，各部件不易 损坏，安全性高。
第 29 卷 第 6 期 2011 年 12 月
可再生能源
Renewable Energy Resources
Vol.29 No.6 Dec. 2011
风光互补路灯控制系统的设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
林 闽， 张艳红， 修 强， 热孜望 （新疆维吾尔自治区新能源研究所， 新疆 乌鲁木齐 830011）