具有自适应功能的太阳能路灯控制器

新型太阳能路灯控制器常规控制器的作用是对蓄电池的充/放电进行控制，当达到过充点时，切断太阳电池板与蓄电池连接；达到过放点时，切断蓄电池与负载的连接，从而达到对蓄电池的保护作用。 在路灯系统里采用常规控制器有可能造成这种情况：由于白天阴天太阳照射不足，而夜晚仍按*大负载使用。这样过不了几天，就会造成蓄电池过放，从而导致夜晚路灯不能开启。给人们的感觉是，太阳能路灯虽然有环保等优点，但不经使，不可靠，用不了多久就不亮了。 局、水量/面积配比计算、性能预测等发挥了很大的实用价值。此外，在工程竞标中，本系统也对增强标书信息量，数据准确程度发挥了一定的作用。 +2-在实践中发现，由于气象资料数据库通常都比较庞大（甚至以Mb计），这就给数据的加载、查询以及处理等基本功能的实现带来一定困难，使得使用者等待时间较长，尤其是当计算机性能较低时，等待时间会显得更加漫长。除了改进算法、优化代码以及使用快照表外，我们还采取开辟内存块的方法，即在计算机内存中动态地分配一定数量的存储空间，用于临时存放更新数据。由于内存的读取速度要高于硬盘空间，故执行速度也会响应地加快。但是，这种方法也有缺点：牺牲内存空间，影响其它应用程序的运行。因此，建议在设计其它太阳能应用软件系统时，对上述因素认真地进行权衡，以提高软件的整体性能。 作为研究开发专业化的太阳能系统辅助设计软件，本系统目前的工作仅是初步的，还有许多方面有待于今后进一步完善。例如，考虑到南方低纬度地区以及北方高纬度寒冷地带气象的特殊性，在气象参数的选取上，还应考虑加入降雨量，相对湿度、大气压力等相关信息。此外，从长远发展的观点来看，今后中高温太阳能利用也将需要更加丰富的气象参数资料。 在信息化的今天，太阳能气象资料数据库查询系统的*终发展方向将会由单兵单机作战，逐渐走向网络化强阵。其中一个比较典型的服务模式是通过网络协议TCP/IP，S以及ASP等技术组成的三层式6eb结构，如所示。 截至目前，我国太阳能专业软件的设计开发工作仍然进步较缓，尤其是自行开发的太阳能专业软件比较稀少，而且与国外一些知名软件（如Fchart等）相比，国产软件还存在相当多不足，这与我国太阳能行业飞速发展的现状相比是非常不协调的。但是，我们相信，只要我们不断地努力和探索，总有一天会在太阳能系统辅助设计软件领域占据一席之地。 我们研制的新型太阳能路灯控制器采用蓄电池剩余容量控制法对蓄电池的放电过程进行控制。它所依据的理论是根据电化学原理导出的蓄电池放电过程中的剩余容量（SOC）与端电压之间关系的数学模型：的电压变化的常数，0.1~0.2；b为电化学极化项常数，0.1~0.15；c为内阻极化项常数，0.08~0.15；Vr为蓄电池充电初始或放电终了的静态电压（V）；SOC为蓄电池的荷电状态或在任意时刻的容量，（I）；I为充电电流或放电电流，（A）；T为实际温度；DOD为蓄电池放电深度，（K）；K为温度系数，温度每变化1，容量变化的百分比，（K）。 这种新型控制器构成的太阳能路灯系统，是一个闭环自适应控制系统，它能够根据测得的蓄电池剩余容量（SOC）自动调整输出负载的功率或工作时间，有效地防止蓄电池过放，从而大大延长蓄电池的使用寿命，提高了系统的可靠性。 蓄电池的循环寿命与蓄电池的放电深度有着密切的关系，阀控密封式铅酸蓄电池在放电深度（DOD）为20K时，循环寿命大于1500次；当放电深度为50K时，则循环寿命将降到500次左右，而当放电深度为80K时，循环寿命将只有大约200次。 为蓄电池放电深度与循环寿命关系曲线。 由此可以看出，放电深度在20K以下时的循环寿命是放电深度在50K的3倍以上，是放电深度在80K的5倍以上。控制蓄电池尽量工作在浅放电状态（SOC>50K），将有利于延长蓄电池的使用寿命。单灯系统和双灯系统的控制流程图如和。 3硬件设计方案根据系统的功能要求，我们采用单片机设计了太阳能路灯控制器，电路原理如所示。 （1）由图可见此控制器的核心是一片AT89S52单片，此单片机低成本，低功耗，高性能，易扩充，并有8K程序存储器，SOC的计算及控制都由此芯片完成。 此芯片具有温度传感器和A/D转换功能，转换后的串行数据通过onewire（―线）与CPU通讯。测量温度范围从-55=到+125=.太阳电池有两个作用，一是给蓄电池充电，二是作为光敏元件，可判断天黑还是天亮，能使太阳能路灯具备天黑时灯自动点亮和天亮自动灭灯的功能。 控制通道的设计，单片机对充电和放电功率MOFFET管的控制电路采用了光耦隔离。同时两个交流灯的开关采用双向可控硅作为开关元件，可控硅和单片机之间也采用光耦隔离，输出通道由于采用了光隔离技术使系统的可靠性和抗干扰能力得到提高。 4新型太阳能路灯控制器特点高可靠性：由于本控制器采用了蓄电池剩余容量控制法控制负载，可以保证蓄电池不出现过放，从而可保证路灯每晚都亮，以弥补以往太阳能路灯系统由于阴天造成蓄电池充电不足，使蓄电池出现过放，无法正常点亮路灯的缺憾；长寿命：保证蓄电池*大限度地处在浅放电状态，即放电深度一般不大于50D，可以大大延长蓄电池的使用寿命。 自动开关机控制：本控制器利用太阳电池板的光敏特点，总是保证在天黑时亮灯，同时在程序中率和工作时间，以达到使路灯可靠一一ip！工作和蓄电池不过放电的双重目灵活性：控制器可设置成几种组合方式：单灯/双灯、两个交流灯、一个交流灯一个直流灯、两个直流灯、一个交流灯、一个直流充电控制：采用脉宽调制控偿。 表1记录时间单灯系统蓄电池电压V双灯系统蓄电池电压V天气状况2月2日晴2月3日晴2月4日晴2月6曰晴2月9日晴2月10曰晴2月11日阴转多云2月12曰晴转阴国家科技部秘书长、中国太阳能学会理事长、太阳能学报主编石定寰先生与世界风能协会主席D+.p+ebenmaegaad在京亲切会谈（常绵增摄影）输入：1路太阳电池，1路蓄电池；输出控制：2路直流（其中任意一路可接逆变器），2路交流；太阳电池*大输入电流：20A；适用于12V或24V蓄电池；直流输出：单路10A；交流输出：220V/80. 5测试结果为了验证新型太阳能控制器对蓄电池的保护作用，我们用这种新型太阳能路灯控制器配置了两个太阳能路灯系统，特意将单灯系统的蓄电池放空后再投入运行；将应当配备120-太阳电池的双灯系统只配备了50p太阳电池。 池：12V/65AH（1月29日蓄电池电压为9.63V，即为放空状态）；新型太阳能控制器：1台；直流节能灯：11（设计平均每天工作10小时）。 电池：12V/76AH（1月29日蓄电池电压为12.90V，即为充满状态）；新型太阳能控制器：1台；交流节能灯：18+9（设计平均每天双灯工作10小时）。 从2月2日到2月12日，每天傍晚路灯自动亮起前测试记录。 测试数据如表1和、。 测试结果分析单灯系统蓄电池在1月29日为9.63V，已低于过放电压10.8V，剩余容量为0H，安装好系统，经3天运转后，到2月2日9：30，蓄电池电压为11.86V，之后的几天，控制器一直让系统处于*低负载运行状态，使蓄电池电压逐步上升，剩余容量逐步增大，剩余容量恢复到90%以上，这时控制器控制路灯系统满负荷工作（每晚工作10小时），夜晚用的能量多，冬季白天日照补充能量少，蓄电池剩余容量又在逐步减少，*后达到平衡，保持在每晚工作6~8小时之间。 双灯系统表现正好相反。蓄电池在1月29日为12.90V，剩余容量大于90%，安装好系统，经3天满负荷（双灯每晚工作10小时）运转后，到2月2日17：30，蓄电池电压已降为12.59V，之后的几天，系统自动减少负荷和工作时间，到2月9日9：30降到11.99V，剩余容量已降到50%以下，这时控制器让系统处于*低负载运行状态，使系统工作在入大于出状态，由于10日、11日白天大部分时间为阴天，所以恢复得不很明显，但基本保证入等于出。 6结论6.1从两套系统运行结果看，控制器按蓄电池剩余容量控制负载的使用，从而确保每晚亮灯，且蓄电池剩余容量基本不低于50%. 6.2本控制器具有理想的自适应功能，即便太阳能路灯系统的配置不合理（小马拉大车），由于使用了本控制器，经过几天后，路灯的功率和工作时间已经被自动调整到了该系统在此一季节的*佳状态，而且保证了每晚灯亮和蓄电池不过放电。 6.3这种新型太阳能路灯控制器同样可以用于独立光伏系统和光伏户用电源系统。计科公司可以根据用户要求编制放电过程的控制程序。