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太阳能灯具系统中的控制器 太阳能路灯控制器

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太阳能路灯控制器(太阳能灯系统中的控制器)
太阳能灯系统中的控制器
控制器是太阳能照明系统的重要组成部分 。它的性能直接影响系统的寿命 ， 尤其是电池的寿命 。通过系统控制器 ， 实现了工作状态管理、电池剩余容量管理、电池MPPT充电控制、主电源和备用电源切换控制、电池温度补偿等主要功能 。
采用工业单片机作为主控制器 ， 测量环境温度 。它可以检测和判断蓄电池和太阳能电池组件的电压、电流等参数 ， 控制MOSFET器件(金属氧化物半导体场效应管)的开通和关断 ， 实现各种控制和保护功能 。
对蓄电池起到过充保护和过放保护的作用 。在温差较大的地方 ， 合格的控制器还应具有温度补偿功能 。其他附加功能如光控开关、时控开关应该是控制器的辅助功能 。控制器是整个路灯系统的关键部件 ， 起到管理者的作用 。它最大的功能就是对电池进行全方位的管理 。
好的控制器应该根据电池的特性设定各种关键参数点 ， 如电池的过充电点、过放电点、恢复连接点等 。选择路灯控制器时 ， 要特别注意控制器对连接点参数的恢复 。因为电池电压的恢复 ， 如果此时控制器的所有参数点设置不当 ， 灯可能会闪烁 ， 缩短电池和光源的寿命 。
一.控制系统
【太阳能灯具系统中的控制器 太阳能路灯控制器】控制系统包括微电脑主控电路、充电驱动电路和照明驱动电路 。微电脑控制电路是整个系统的控制核心 ， 控制着整个太阳能路灯系统的正常运行 。
微电脑控制电路具有测量功能 。通过检测和判断太阳能电池板电压、电池电流等参数 ， 控制相应电路的断开或闭合 ， 实现各种控制和保护功能 。充电电路由MOSFET驱动模块和MOSFET组成 。
MOSFET驱动模块采用高速光耦隔离、发射极输出、短路保护和慢关断功能 。所选的MOSFET是隔离式节能单芯片开关电源IC 。驱动LED的全电压输入范围为150V至200V ， 输出电流为8A至9A 。输入电压范围宽 ， 电压调整率和负载调整率好 ， 抗干扰能力强 ， 功耗低 。
系统的充电驱动电路完成太阳能电池组对蓄电池的充电 ， 电路中还提供了相应的保护措施 。照明电路由IGBT驱动模块(绝缘栅双极晶体管)和MOSFET组成 ， 可以调节和控制灯的亮度 。
通过编程可以灵活控制照明系统 ， 在任意时间段都可以通过PWM(脉宽调制)实现开关控制 。比如路灯控制前半夜和后半夜的亮度 ， 控制比例视情况而定；午夜前开启单边路灯或开灯 ， 午夜后关灯 。
控制系统可以根据当地的地理位置、气象条件和负荷条件进行优化设计 。但由于季节因素 ， 冬季太阳辐射比夏季少 ， 太阳能电池阵冬季发电量比夏季少 ， 但冬季照明所需电量比夏季多 ， 使得照明系统发电量与用电需求形成反差 ， 每月发电量盈余与用电损失仍难以平衡 。
为了提高照明系统的发电利用率 ， 克服缺点带来的不足 ， 在太阳能照明系统的发展中 ， 人们不断分析照明系统的常见控制模式 ， 设计各种实用的工作模式 。同时 ， 光源技术也在不断更新 ， 电池充电模式的有效利用率也在不断的研究探索中越来越高 。
根据太阳能光伏系统的特点 ， 运行时应考虑电池剩余容量的影响 。系统正常开机时 ， 利用电池剩余电量检测方法获得当前电池电量 ， 查询后获得电池要维持的供电时间 。
然后 ， 平均使用现有的电池电量 。同时根据当晚可用电池电量灵活控制系统路灯的照明方式 ， 合理利用现有电池电量 。
二、电池充放电控制
电池充放电控制是整个系统的重要功能 。影响整个太阳能路灯系统的运行效率 ， 还可以防止电池组的过充过放 。电池的过充或过放对其性能和寿命有严重影响 。
充放电控制功能可分为开关控制(包括单通道和多通道开关控制)、I型和脉宽调制(PWM)控制(包括最大功率跟踪控制) 。控制型开关器件可以是继电器或MOS(半导体金属氧化物)晶体管 。
脉宽调制(PWM)控制类型只能使用MOS晶体管作为其开关器件 。晴天根据电池剩余容量 ， 选择相应的空的比例给电池充电 ， 力求高效充电；
根据夜间电池剩余容量和未来天气情况 ， 如何通过调节空的比值来调节灯光亮度 ， 保证电池均衡合理的使用 。
此外 ， 该系统还具有保护电池过充的功能 ， 即当充电电压高于保护电压时 ， 自动降低电池的充电电压；之后 ， 当电压降至维持电压时 ， 电池将进入浮充状态 ， 当低于维持电压时 ， 浮充关闭 ， 电池进入均匀充电状态 。
当电池电压低于保护电压时 ， 控制器自动关闭负载开关 ， 以保护电池免受损坏 。采用PWM方式充电不仅可以使太阳能电池板发挥最大功效 ， 还可以提高系统的充电效率 。
任何独立的光伏系统都必须有一种方法来防止反向电流从电池流向阵列 。如果控制器没有此功能 ， 将使用阻塞二极管 。阻塞二极管可以在每个并联分支上 ， 也可以在阵列和控制器之间的干线上 。
但当多个支路并联组成一个大系统时 ， 应在每个支路中使用阻塞二极管 ， 防止因支路故障或屏蔽而使电流从强电支路流向弱电支路 。
另外 ， 如果几块电池被遮挡 ， 它们不会产生电流 ， 会反向偏置 ， 也就是说被遮挡的电池会耗电发热 ， 久而久之就会出现故障 ， 所以屈服二极管会起到保护作用 。
在大多数光伏系统中 ， 控制器用于保护电池免受过充电或过放电 。过度充电会蒸发电池中的电解液 ， 导致故障 ， 而过度放电会导致电池过早损耗 。
过充过放可能会损坏负载 ， 所以控制器是光伏系统的重要组成部分 。控制器的功能是通过电池的充电状态(SOC)来控制系统 。当电池快满时 ， 控制器将断开部分或全部阵列；当电池放电低于预设水平时 ， 将断开全部或部分负载(此时控制器包含低电压断开功能) 。
控制器有两个动作设定点来保护电池 。每个控制点都有一个运动补偿设定点 。例如 ， 对于12V电池 ， 控制器阵列的开路电压通常设置为14V ， 以便当电池电压达到该值时 ， 控制器将断开阵列 。一般电池电压会快速下降到13V此时；
控制器的阵列的重新连接电压通常被设置为12.8V ， 使得当电池电压下降到12.8V时 ， 控制器动作以将阵列连接到电池并继续对电池充电 。同样 ， 当电压达到11.5V时 ， 负载断开 ， 直到电压达到12.4V V才能再次接通 。
有些控制器的这些开/关电压在一定范围内可调 ， 这对于监控电池的使用情况非常有用 。使用时 ， 控制器的电压必须与系统的标称电压一致 ， 并且必须能够控制光伏阵列产生的最大电流 。
控制器的其他特性参数包括:效率、温度补偿、反向电流保护、显示仪表或状态灯、可调设定点(高压开路、高压开、低压开路、低压开)、低压报警、最大功率跟踪等 。
三 。控制器的类型
光伏系统中有两个基本控制器 。一种分流控制器 ， 改变或分流电池充电电流 。这些控制器有一个大的散热器 ， 以消散超过电流产生的热量 。
大多数分流控制器是为30A以下的电流系统设计的 。另一种是串联控制器 ， 通过断开光伏阵列来断开充电电流 。并联控制器和串联控制器也可以分为很多类别 ， 但一般来说 ， 这两类控制器可以设计成单级或多级工作模式 。
单级控制器在电压达到最高电平时断开阵列；多级控制器允许电池在接近满电时用不同的电流充电 ， 是一种有效的充电方式 。当电池接近充满电状态时 ， 内阻增大 ， 可以用小电流充电 ， 可以减少能量损失 。

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