時間：2023-05-30 09:05:43
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇太陽能控制器，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】 太陽能 自適應窗戶 單片機 智能化
一、引言
目前，最廣泛應用的窗戶仍是最原始的人工關閉的方式，不具備智能化防高溫、防雨、防霧等人性化功能。本文設計的智能開關窗系統能通過檢測的環境信息，完全實現窗戶的智能化。
二、系統總體設計
本文選用STC15系列單片機作為主控芯片，系統采集太陽能作用供電電源，通過傳感器分別采集PM2.5、溫濕度、風速等信號，并將這些信號送至單片機進行數據處理，根據處理結果進行顯示并語音提醒，驅動電機模塊動作，實現自動開關窗。系統同時具有遙控功能，實現一定距離的手動開關窗。系統總體結構圖如圖1所示。
三、系統硬件設計
1、PM2.5顆粒物檢測模塊。PM2.5顆粒物檢測采用的傳感器型號為GP2Y1010au0f，該傳感器與單片機的引腳接線圖如圖2所示，當霧霾天氣時窗戶能夠自動關閉。
2、風速傳感器。風速傳感器采用YGC―FS風速傳感器該傳感器具有產品特點靈敏度高：啟動風速≤0.3m/ s；測量范圍寬：測量范圍0-70m/s；精度高：準確度為±（0.3+0.03V）m/s等特點，當檢測到室外的風速較大時窗戶自動關閉。
3、電機驅動模塊。電機驅動模塊采用L298N作為主要的驅動芯片，它的內部可以看成是兩個H型的控制橋，功能是可以同時驅動兩個電機。ENA作為INA和INB的使能端，ENB為INC和IND的使能端。電機驅動電路圖如圖3所示。
四、軟件設計
首先將各傳感器采集到的數據送到顯示屏，當PM2.5、溫度、濕度和風速超過設定值時，來控制電機正反轉從而達到窗戶自動開關的效果，系統流程如圖4所示。
五、結論
本系統一定程度上促進了智能家居的進一步發展，具有很強的實用性，貼近生活，完全實現了窗戶的智能化，為人們的生活帶來了更大的方便。
參 考 文 獻
[1]沈紅衛.基于單片機的智能系統設計與實現[J].2005（9）：32-42
[2]韓丹翱，王菲.DHT11數字式溫濕度傳感器的應用性研究[J].2013（5）：78-79
【關鍵詞】太陽能；LED；MPP大功率追蹤；智能追光
Abstract：this system with STC12C5410AD MCU as the core，with two VMOS tube as a basic control unit，in the circuit is extremely simple to very small self power consumption under the condition of realization of solar streetlight system intelligent management；system using an adaptive algorithm of the MPP maximum power tracking control method，realized in the same light under the condition of maximum power output of the solar battery control，design of intelligent light battery plate with automatic cleaning surface mechanical structure，so that each time the light and battery plate can keep the best angle，at the same time to light pressure overcharge protection，weak light booster continue to charge the full functionality of the charging control.
Key words：solar energy；LED；MPP high power tracking；intelligent equipment
1.系統簡介
本作品的最大特點在于提高了太陽能電池板的光伏利用效率，最大限度的降低了控制電路本身的功耗，具有良好的實用性和較高的技術含量。系統采用了一種自適應性算法的MPP最大功率追蹤控制法，實現了在同樣光照條件下太陽能電池發電量最大化的控制，設計了電池板智能追光與自動清潔板面的機械結構，使各個時間段的光線與電池板都能保持最佳角度，做到了強光時降壓防過充、弱光時升壓繼續充的全功能充電控制，使相對昂貴的太陽能電池得到了最大限度的利用。采用了蓄電池剩余容量（SOC）控制法的最新技術，從而使蓄電池不會發生過充、過放現象，延長了蓄電池的使用壽命，提高了太陽能路燈系統運行可靠性，使該系統更加節能環保。整體系統框圖如圖1所示。
圖1 系統框圖
2.研制背景及意義
近年來，隨著石油、煤碳等不可再生資源的枯竭，能源問題成為多方面關注的焦點。各國都在尋求解決能源危機的辦法。
目前被稱為第四代新光源的高亮度LED燈作為新型照明燈具有功耗低、亮度高、色彩艷麗、抗振動、壽命長（正常發光60000―100000h），冷光源、節能環保等優點，是真正的“綠色照明”。以LED為光源的燈飾產品在21世紀的將來，必然取代白熾燈，成為人類照明史上的又一次革命。
我們根據太陽能利用和LED燈特點，在經多方面的走訪調查、征求部分太陽能路燈廠家和客戶意見的基礎上，以最大限度提高能源利用，最佳節能減排環保精神為準則，開發了該能適用于太陽能路燈的充電過程控制、點亮時間設定的全功能控制系統。
3.設計方案
我們制作的這個控制系統，功能強大，但電路設計簡單，器件較少，這是主要考慮到控制系統本身的耗能問題。
3.1 控制模塊的選擇方案
采用AT89C51單片機進行控。AT89C51價格低廉，結構簡單，且資料豐富，性能穩定故采用AT89C51作為主控制芯片。采用STC12C5410AD單片機作為充電控制核心。STC12C5410AD單片機雖然也是一種8位單片機，但其具有獨特的AD功能，還可輸出PWM波，電路簡單，編程方便且存儲空間大，抗干擾性能強。更適合做充電控制。
3.2 其他方案的選擇
根據系統要求，我們在電路設計上采用單片機輸出的PWM波對兩只VMOS管進行控制，一只控制太陽能電池板的充電全過程，一只控制蓄電池對LED燈點亮時間和電流大小的全功能控制。
為了設定LED燈點亮或半功率點亮時間，電路板上加了數碼管顯示連接接口。
為了方便調節各種參數和連接器件，電路上加了按鍵和輸出端口。
4.理論設計與計算
控制器系統由于采用了高性能的單片機，所以在各種功能控制上可以較為方便的實現。為了充分利用太陽能電池板進行能量轉換，對電池板設計了追光控制系統；并用最先進的蓄電池五步充電法給對蓄電池實施最佳充電管理。根據充電方式，控制器可分為開關型控制器和脈寬調制型（PWM）控制器兩種控制器都具有充滿斷開（HVD）欠壓斷開（LVD）和恢復功能也就是說，當蓄電池電壓升至過充點時，控制器能自動切斷充電；當蓄電池電壓降到過放點時，控制器能自動切斷負載，而當蓄電池電壓回升到充電恢復點時，控制器能自動恢復對負載的供電，在程序上設置了特殊的調制信號脈沖，用以提高蓄電池的充電效率和容量減少老化效應延長，并有修復電瓶的作用。為了節能，微控制器可對LED燈的點亮時間進行任意設定，并可對全功率點亮時間和任意功率點亮時間進行設定，系統使得LED燈點亮時間的控制具有很強的可控性；在程序編制上我們采用一種適應性算法的MPP最大功率追蹤控制法。
圖2 充電電路
圖3 主控電路
同時實現了在同樣光照條件下太陽能電池發電量最大化的控制，并設計了電池板自動清潔板面的機械結構。根據目前市場上普通充電控制器存在陽光最強時和光照不足時不能給電瓶充電的事實。從電路上和程序上均做到了強光時降壓、弱光時升壓全功能的充電控制。對由于蓄電池處于過放電而造成蓄電池壽命短和可靠性不高等問題，采用了蓄電池剩余容量（SOC）控制法的最新技術，編制了具有自適應功能的新型太陽能路燈全新控制系統，從而使蓄電池不會發生過充、過放現象，延長了蓄電池的使用壽命，提高了太陽能路燈系統運行可靠性。蓄電池剩余容量控制法對蓄電池的放電過程進行控制。它所依據的理論是根據電化學原理導出的蓄電池放電過程中的余容量（SOC）與端電壓之間關系的數學模型：
式中：a由于反應物和生成物比例改變引起的電壓變化的常數，0.1～0.2；b為電化學極化項常數，0.1～0.15；c為內阻極化項常數，0.08～0.15；Vr為蓄電池充電初始或放電終了的靜態電壓；SOC為蓄電池的荷電狀態或在任意時刻的容量；I為充電電流或放電電流；T為實際溫度；K為溫度系數；DOD為蓄電池放電深度。
5.電路設計方案
我們的控制系統，主要是以單片機為控制單元，以大功率VMOS管為執行器件，根據太陽能電池板的光電特性，太陽能專用蓄電池充、放電性能特點進行了各種功能設定和控制，以使用方便、控制簡單，壽命長成本低等要求，以最簡潔的電路結構，最人性化的程序保證，最實用的蓄電池充、放電規程，充電電路如圖2所示，主控電路如圖3所示。
參考文獻
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[9]闞玉懷，王占杰.基于STC5404AD的太陽能路燈控制器設計與實現[J].照明工程學報，2010（04）.
基金項目：2013年高校國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201310448021）。
作者簡介：
1、調水位上限和溫度上限：按一下設置鍵進入這二個參數的設置，此時，原設置的溫度上限和水位上限的參數不停的閃爍，用加水水位鍵修改水位上限的值（出廠100％，設置范圍50-100％），用加溫水溫鍵修改溫度上限的值（出廠50，設置范圍50-90），等待5秒鐘自動保存退出。
2、調定時加水：按住加水水位鍵3秒，聽到“滴”一聲后，顯示溫度的兩位數碼和“定時加水”指示燈開始同時閃爍，重復按 加水水位鍵即可設置定時加水的時間。設置時的北京時間加上設入的小時數即為定時加水，如在中午12點的時候設置，定時在每天早上8點定時上水，則設定小時數20（范圍00-23），等待5秒自動保存退出“定時加水”指示燈常亮，定時加水功能生效，以后每天的上午8點都會啟動定時加水。若要取消定時加水：按住加水水位鍵3秒，聽到“滴”一聲后“定時加水”指示燈滅，定時加水功能取消。
3、調定時加熱時間：按住加溫水溫鍵3秒，聽到“滴”的一聲后，顯示溫度的二位數碼和“定時加熱”指示燈開始不停的閃爍，重 復按加溫水溫鍵即可設置定時加熱的時間。設置時的北京時間加上設入的小時數即為定時加熱的時間，如在上午10點的時候設置，定時在每天下午4點加熱，則時定小時數06（范圍00-23），等待5秒自動保存退出“定時加熱”指示燈常亮，定世加熱功能生效，以后每天的下午4點都會自動定時加熱。取消定時加熱，按住“加溫水溫”間3秒，聽到“滴”的一聲后“定時加熱”指示燈滅，定時加熱功能取消。
4、傳感器靈敏度調節：如果遇到水質太純凈或傳感器長時間使用結水垢出現靈敏度降低，檢測不到最高水位時，可以將接線盒內傳感器的靈敏度跳線開關從低跳到高的位置（出廠時傳感器的靈敏度設在低的位置）。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：節能，太陽能光伏照明系統，太陽能電池板，控制器，蓄電池，LED紅外感應照明燈
作為人類可持續利用能源發展的一個重要方向，太陽能能發電日益受到重視，按照太陽能光伏照明的電源分為以下幾類：
（1）獨立使用的太陽能光伏照明
獨立使用的太陽能光伏照明是將太陽能電池組件、蓄電池、照明部件、控制器以及機械結構等部件組合在一起，以太陽能為能源，在室外離網、獨立使用的含有一個或多個照明組件的照明裝置。它需要配用較大的太陽能電池（3～5倍的光源功率）、蓄電池來儲存能量。
（2）風/光互補的太陽能照明
在（1）裝置上增設風力發電機與太陽能電池共同使用，從而提高效率，降低太陽能電池的設計容量。
（3）太陽能能與市電互補照明
太陽能與市電互補太陽能照明是以太陽能為主要能源，供當天晚上照明用電，當陰雨天電池儲能不足時，由市電供電的照明裝置，可減小太陽能電池、蓄電池的裝機容量。
本工程采用的是第一種獨立使用的太陽能光伏照明。
（二）按使用的場合和功能則分為：太陽能信號燈，太陽能草坪燈，太陽能景觀燈，太陽能標識燈，太陽能路燈，太陽能殺蟲燈，太陽能燈箱，建筑主體內的照明燈具，太陽能手電筒。
（三）按太陽能光伏照明光源供電方式分類
（1）直接式供電
太陽能電池板所發的電貯存在蓄電池中，由蓄電池直接為光源供電。
（2）間接式供電（逆變供電）逆變器將直流電轉換成交流電，再為照明光源供電，逆變供電會增加 10%～20%的功率損耗。
下文介紹的項目采用的是直接供電方式。
1 工程概況
某政府投資的辦公樓，面積7200平方米，8層，每一層面積約為900平方米，中間為公共走道，兩邊為辦公室。為響應國家節能政策和寧波市政府的可再生能源利用的要求，公共走道部分設置了太陽能光伏照明系統。
太陽能光伏照明系統由太陽能電池組件、蓄電池、控制器和光源組成。其中光源有交流220V節能燈和LED光源兩種不同的負載。文中以LED光源為計算依據。
原理圖如下：
2 主要部件功能介紹和技術要求
（1）電池板。太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽輻射能轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池組件是利用半導體材料的電子學特性實現P-V轉換的固體裝置。太陽能照明燈具中使用的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池串并聯構成的。
（2）控制器。太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充、過放電保護作用。在溫差較大的地方，控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都是控制器的可選項。系統通過控制器對充放電條件加以限制，防止蓄電池反充電、過充電及過放電。另外，控制器還具有電路短路保護、反接保護、雷電保護及溫度補償等功能。
（3）蓄電池。一般為鉛酸電池，小型系統中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來[2]。
（4）LED紅外感應燈。 半導體LED光源有全固體、冷光源、壽命長、體積小、光效高、響應速度快、耐侯性好等優點，同時具有寬電壓、壽命長、無污染的特點，點燃了真正的“綠色照明”， 紅外感應的功能還能消除聲控燈所需的噪音。
3 用電量計算及設備配置
根據設計，本建筑公共走道共設計LED感應燈53套，每套感應燈功率4W。
1、每天耗電量：
照明電耗：LED紅外感應燈：53盞*10小時*4W/盞= 2120 WH
注：平均每燈每天按點亮10小時計算
待機電耗：感應燈待機用電：24小時*53盞*0.02W/盞= 25.44 WH
注：0.02W為LED紅外感應燈待機電耗
控制器電耗：30mA*24V*24H/1000= 17.28 W
注：共3條回路，每條回路配一個10A的控制器
每天總電耗：2120+25.44+17.28= 2162.72 WH
2、設備配置計算：
① 太陽能電池板為2162.72WH/（4H*70%）=772.40 Wp （實配185Wp 5塊）
② 控制器配置方法： 212W/24V=8.83 A （共3條回路，每條回路配一個10A的控制器）
③逆變器配置方法： 所有負載為直流，無需配逆變器。
④ 蓄電池配置方法：
以連續陰雨5天計算：2162.72WH*5（天）/（12V*70%）=1287.33 AH
（實配100AH 14塊）
如果采用交流220V節能燈做光源，控制器后需要接入DC/AC逆變器，然后接入交流負載。
4 結束語
節能是長期的國策，可再生能源的利用是建筑設計節能很重要的措施。太陽能光熱利用、太陽能光伏發電、太陽能照明、地源熱泵、水源熱泵、風力發電等都是國家大力推廣的技術。寧波市政府根據國家政策出臺了寧波市人民政府令第176號，政府令第四章第二十七條如下：
對具備可再生能源利用條件的建筑，建設單位應當選擇合適的可再生能源，用于采暖、制冷、照明和熱水供應等。
政府投融資的民用建筑項目及新建建筑面積在2萬平方米以上的商場、酒店、醫院等公共建筑，應當至少利用一種可再生能源，并應出具專家論證意見。
該政府令于2010年8月正式開始實行，本文為太陽能光伏照明系統的設計提供了參考。
參考文獻
【關鍵詞】太陽能；LED；路燈；照明；光源；光伏
隨著傳統能源的不斷消耗，人們對新能源的應用也更加關注，尤其對于可再生、清潔的太陽能更是首當其沖。太陽能路燈作為一種太陽能的應用領域，隨著城建設和交通的發展，日益受到關注，太陽能路燈的燈具采用更加環保節能的白光LED照明燈。本設計中路燈的控制部分采用了以STC12C5410AD單片機為核心，電路包括電壓采集、負載輸出控制、檢測、LED顯示及鍵盤等部分。
1 太陽能路燈系統
太陽能路燈系統屬于獨立的太陽能光伏發電系統，其由太陽能電池板、蓄電池、燈具、控制箱、路燈桿等組成。太陽能路燈系統的核心組成，如圖1所示。
圖1 太陽能路燈系統的核心組成
該系統由太陽能電池方陣（包括電池支架）、路燈控制箱（內有蓄電池組、控制器等）、LED照明燈頭和路燈桿等幾部分組成。燈頭部分采用1W功率的LED白光集成于電路板上排列為一定間距的點陣來作為平面發光源。LED有21世紀新光源之稱，是繼白熾燈、日光燈、高壓氣體燈后的第四代光源，具有節能、光效高、壽命長、無頻閃、直流供電、便于控制、安全、可靠性強等特點。路燈控制箱箱體采用不銹鋼材質，美觀耐用，箱內布置鉛酸蓄電池和相應的充放電控制元件，其中的充放電控制器和核心的設計環節，要考慮功能和成本，功能上具備光控、時控、過放保護、過充保護和反接保護等，實現較好的性價比。
2 太陽能路燈控制器
太陽能控制器是應用于太陽能光伏系統中，協調太陽能電池板、蓄電池、交直流負載的工作，是光伏系統中最重要的組件，維護整個太陽能光伏系統安全、可靠、高效的運作。光伏電源系統的運行參數進行實時高速采集，并按照一定的控制規律由軟件程序對單路或多路光伏電池陣列進行接通和斷開控制。利用光伏效應原理制成的太陽能電池白天接收太陽輻射能并轉化為電能輸出，經過充放電控制器存儲于蓄電池組中，夜晚當光線暗下來后，利用充放電控制器自動檢測光度，控制蓄電池對燈頭放電，為了保護蓄電池，避免過放電，蓄電池放電8.5小時后，充放電控制器自動動作，進行切換，蓄電池放電結束。此控制器對12V和24V蓄電池能自動識別，可以對蓄電池進行科學管理，還能對蓄電池過壓、欠壓等運行狀態有所指示，且有兩路負載輸出，每路負載的額定電流可達到5A，兩路負載根據實際需要，可隨意設置為分時點亮、同時點亮或單獨定時等多種工作方式，此控制器還可對負載實現短路、過流等保護功能，具有較高的智能化和自動化水平。
3 道路照明的規劃設計
3.1 傾角設計
為了讓太陽能電池在一年中接收到更多的太陽輻射能，提高太陽能的利用率，一定要結合當地的維度，合理設置太陽能電池組件的最佳傾角。
3.2 抗風設計
在太陽能路燈系統設計中，抗風設計是一個需要特別重視的問題，抗風設計主要包括燈桿的抗風設計和電池組件支架的抗風設計兩大塊。
3.3 燈具布置
道路照明設計應根據場所和道路的特點，并結合照明要求，選擇高桿照明方式或常規照明方式。常規照明燈具的布置可分為雙側交錯布置、雙側對稱布置、單側布置、中心對稱布置和橫向懸索布置五種方式，具體選擇哪一種，要結合實際選擇，采用常規照明方式時，應根據道路寬度、橫斷面形式及照明要求進行選擇。[1]
3.4 照明設計
對于現代社會，城市道路建設是城市建設的關鍵，夜晚色彩斑斕、交相輝映的燈光是現代城市經濟發展和文明進步的象征，因此，道路照明與道路建設需同步進行。在規劃設計上，需根據道路寬度和綠化隔離帶情況，采用單排、雙排或單、雙臂照明，選用一定色調、高度、形狀、燈桿的燈具與周圍環境協調配置，使道路照明壯觀、亮麗，真正成為城市亮點和旅游觀光景點。
4 結束語
該太陽能LED路燈的控制器系統，是以STC12C5410AD單片機為核心，達到了對蓄電池及負載運行的有效管理，提高了太陽能電池板的利用率，延長了蓄電池的使用壽命，可以防止因線路問題而造成意外事件的發生，具有成本低廉、設計可靠的特點，具有較高的應用推廣價值。
太陽能路燈操作簡單、設備可靠、使用方便、節能環保，充分體現了太陽能利用的多種優勢，特別適合于偏遠地區、牧區、部分山區使用，在城市及郊區道路、廣場均可配置太陽能路燈，其應用必將受到越來越多的重視。
【參考文獻】
[1]唐瓊，等.LED照明控制系統在道路照明的應用研究[J].中國住宅設施，2013.
[2]賈瑞匣.基于單片機的太陽能LED路燈控制器設計[J].電子測試，2013.
[3]吳正茂，等.基于STC單片機的太陽能LED路燈控制器設計[J].中國科技財富，2012.
[4]張可兒，等.基于單片機的智能太陽能路燈設計[J].電子科技，2014.
【關鍵詞】太陽能，路燈控制器，LED節能
中圖分類號：TK511文獻標識碼： A
一、前言
隨著經濟的快速發展，人們對能源的需求日益擴大，能源也越來越緊張并制約著經濟發展。國家的可持續發展要求我們要節約能源，保護環境。太陽能作為一種環保新能源越來越受重視，太陽能發電的技術日趨成熟，應用的范圍也越來越大。LED智能路燈就是用太陽能供電的，它具有體積小而堅固耐用,耗電量低、使用奉命長、環保、光色性能好等優點。
二、太陽能LED燈具的特性
1.低成本：高亮度、低功耗，所需太陽能電池及蓄電池組配置較低、成本下降。
2.壽命長:單晶硅或多晶硅太陽能組件的質量保證期為20年，20年后電池組件可繼續使用，但發電量略有下降。超高亮白光LED使用壽命可達10萬小時，智能控制器靜態功耗低、使用壽命長。
3.施工便捷:在道路照明工程中只需進行燈桿燈具安裝，不用架設輸電線路或挖溝鋪設電力線路及安裝電源變配電設備。
4.節約能源:不用電網的電能，采用光伏技術將太陽的輻射能轉換為電能，在蓄電池中存儲起來，在夜間給路燈供電。
5.低維護成本：以目前的技術水平和測試結果推算，大功率LED光源可以正常使用10年不用更換，而傳統高壓鈉燈平均1年半就要更換一次，使用半導體光源可以大大降低維護成本。
三、太陽能LED路燈的供電系統設計
太陽能LED路燈控制器在結構上由太陽能電池板、蓄電池組、充電管理模塊和供電模塊等構成。其工作原理是首先由太陽能電池板將太陽輻射能轉換成電能，然后再經過二極管后對蓄電池充電，其中二極管的作用是防止蓄電池箱太陽能電池板反向充電，而在蓄電池充電環節引入了由單片機為主要控制核心的充電管理系統，在充電過程中，由單片機對電池充電過程進行實時的狀態檢測，并根據檢測所得結果而選擇優化的充電模式，當檢測到蓄電池電量偏低時則切斷負載回路中斷對負載供電，從而對蓄電池起到保護作用。
四、控制器的硬件系統
1.充電管理系統
在白天，太陽能LED路燈控制器會自動關閉供電系統而轉入充電模式，并且在每次充電之初控制器會首先監測蓄電池電壓，并以電壓高低來決定充電模式，主要的充電模式有快速充電、恒壓充電兩種。
(1)充電原理及模式
本控制器采用低壓定周期脈沖充放電模式，當蓄電池電壓水平較低時，采用大電流快速充電模式，使蓄電池電壓迅速上升，當電池的極化現象較為嚴重時控制器則發出控制指令切斷充電回路使其進入短暫的停充環節，使電池開始大電流放電，這樣蓄電池的計劃現象就會迅速得到緩解或消除，如此反復運行就可以將電池充滿，這種充電模式就是所謂的Reflex充電法。其原理是在充電時利用瞬間大電流放電脈沖的積聚。在正極板周圍的氣體除去，使氧氣在負極板被充分吸收，以此來緩解或消除由于快速充電而產生的極化現象，使電池內部的阻抗和溫度得到有效的降低，減少能量損失，提高了電池的充電效率。
隨著充電過程的推進，充電過程會進入兩個可選模式：一是恒壓充電模式，這種充電模式情況下充電電流會隨著電池的蓄電池端電壓的升高而衰減；二是限壓變電流間歇充電模式，這種模式下的充電初期為恒電流充電階段，這時會采用最佳的充電電流值以使其獲得最好的充電效果，到充電后期時則進入定壓充電階段，這樣可以得到過充電量，將電池恢復至完全充電狀態。
(2)充電管理系統的組成及功能
在充電管理系統中加入了DC-AC-DC變換模塊，通過這個變換模塊DC-AC變換將太陽能電池板輸出的直流電能首先轉化為交流電，并且該變換過程實現了由單片機的脈沖信號的控制，并且脈沖的持續時間可以進行調整。AC-DC變換環節采用整流橋電路，鑒于單片機控制器的脈沖頻率值很高，在整流橋上使用的二極管應該采用快速恢復二極管，整流后的電壓就可以直接連接到蓄電池的電極上，同時單片機對蓄電池的電壓、電流進行實時監測，以防其過充電，以及電流過大或過小對電池造成損壞或影響充電效率。
2.供電管理系統
在黑天，太陽能LED路燈控制器可以自動進入供電模式，給LED等供電，同時對蓄電池的蓄電量進行實時監測，防止過放電給電池造成損害。在蓄電池的檢測方式上可以采用恒流放電法，即在對給定的負載供電時，使電流保持不變，當負載變化時，電流也隨之改變以適應負載變化。
(1)恒流放電原理
在給負載供電過程中，需要對蓄電池的剩余容量進行實時監測，以便及時充電以防止蓄電池過放電，對蓄電池的檢測可以采用電池內阻與容量對應法，簡稱內阻法，其原理是利用標準檢測儀器將蓄電池內阻和容量的對應關系標定出來存入ROM中，這樣當需要知道電池容量時，就可以通過檢測電池內阻值，然后通過內阻和容量的對應關系而獲得其容量值。這種方法具有一定的局限性，當蓄電池的內阻較大或較小時測量的精度會難以保證。這時候可以采用對蓄電池恒流放電的方式，利用電池電壓和容量的對應關系對電池容量進行估算，這種方法叫做恒流放電法，該方法是利用標準的測量設備檢測出蓄電池恒流放電時的電壓與容量的對應關系，這樣檢測是通過檢測獲得的電壓值就可以得到電池容量狀況，這種方法的準確性較高，但是主要的難點在于要保持蓄電池恒流放電。
(2)供電管理系統的組成及功能
由于LED燈的固體光源是直流供電，所以電路設計時不需要再考慮將直流變換為交流，蓄電池供電系統中電池正極接晶體管集電極，負極接地。系統利用電流電壓轉換器檢測蓄電池的放電電流，然后經過放大電路、跟隨器以及A/D轉換電路后，送入到控制器，這時單片機對電池的放電電流是否恒定進行檢測，如果其不恒定，則會對輸出電壓進行調節，輸出電壓在D/A轉換之后通過跟隨器和反向放大器，實現對晶體管基極電壓的控制，從而達到穩定蓄電池放電電流的目的。同時，蓄電池的電壓也通過反向放大、跟隨器、濾波器之后，由A/D轉換輸入控制器，使控制器可同時監測電壓的變化情況。另外，控制器也會對蓄電池的電壓和電流進行實時的檢測，從而避免蓄電池由于深度放電而使其損壞。
五、設計的材料選型
負載參數:8W的LED燈,驅動電流為1A。
蓄電池參數:設計使用24V蓄電池,每天照明時間為晚7:00～早7:00,最壞情況下需要保證48個小時的照明供電。如果始終以1A恒流驅動LED,需要16Ah的蓄電池。在最壞情況下(單日有效充電時間6小時),則需要的充電電流是2.6A。
1.太陽能電池的選型
太陽能電池主要分為單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池三類。多晶硅太陽能電池光電轉換率約12%左右,介于單晶硅太陽能電池與非晶硅薄膜太陽能電池之間,而且其材料制造簡便,節約電耗,總的生產成本較低。使用多晶硅電池其光電轉換率降低12%。
2.蓄電池選型
參數設定為額定電壓24V,容量16Ah,能承受大于2.6A的充電電流。在太陽能供電系統中,蓄電池的性能好壞直接影響系統的綜合成本及運行好壞和使用壽命,太陽能儲能型膠體蓄電池與普通的鉛酸電池相比,它在設計上和制造工藝上有很大的優點。
六、結束語
隨著人們對太陽能LED燈具的認知越來越廣，太陽能LED燈具及太陽能產品的普及率也會越來越高，市場越來越廣闊。它的節能效果有利于我國的可持續發展，因此在未來的城市路燈控制系統的應用中太陽能LED燈具有廣闊的應用前景。
參考文獻:
太陽能熱水器會出現漏電現象；
1、水閥，嚴格上說，太陽能熱水器的水閥通常都不會出現故障，對水閥的檢查主要是打開太陽能熱水器的進水，看微動開關是否張開，如果能夠正常張開、關閉，就說明水閥是沒有問題的，反之，則必須更換，通常水閥是出現故障后，都伴有漏電現象；
2、控制器，太陽能熱水器漏電的問題一旦出現，需要快速檢查控制器，若它出現故障將無高壓打火，不能用手直接去搬動微動開關，也不能用線直接連接微動開關的兩側電線看能不能打火，能打火則控制器是好的，不能打火就得更換控制器，
3、電磁閥，當電磁閥出現故障后就只能看到高壓打火而太陽能熱水器無法燃燒，在太陽能熱水器中也是最容易壞的一個部件，維修時最好更換掉此部件，因為很多維修人員都會采取一些更方便的措施直接摳掉電磁閥后面的膠皮，這樣維修到是方便，可以快速解決太陽能熱水器漏電問題。
（來源：文章屋網 ）
關鍵詞：變電站；光伏直流系統；研究與應用
Abstract: with the continuous development of China's economic construction, effective way of energy saving and environmental protection of electric power enterprises has been attached great importance to the relevant departments, the solar energy as our present abundant renewable energy, has been widely used in electric power enterprise. This paper first introduces the substation DC system constitute, photovoltaic system design elements and principles and methods, and based on this, the recent research status of China's relevant staff of substation DC system photovoltaic, in order to promote the sustainable development of China's power enterprises.
Keywords: substation; photovoltaic DC system; research and Application
[中圖分類號] TU113 [文獻標識碼]A[文章編號]
隨著我國經濟建設發展腳步的不斷加快，能源作為最重要的物質基礎，其作用也體現的越來越明顯。對能源的有效節約也成為了國家相關部門所面臨的一項重大課題。太陽能是資源最豐富的可再生資源，憑借著自身諸多優勢在我國多個領域都得到了廣泛應用，電力企業就是其中最重要的一個領域，光伏產業在國家大型工程項目、推廣計劃和國際合作項目的推動下，得到了飛速的發展，隨著太陽能光伏電池的單位造價的降低，使變電站使用太陽能供電成為可能。
一、系統的構成與設計
1.1系統的構成
變電站光伏直流系統的構成主要包括太陽能電池組件、光伏控制器、蓄電池組以及高頻開關充電裝置等幾個部分。在系統運行過程中，每個部分都起到了不同的作用。其中，太陽能電池組件主要負責將光能轉換成電能。在多塊太陽能電池串并聯的作用下，就能夠在一定程度上滿足負載要求的電壓和電流；光伏控制器作為整個系統的控制核心，主要就是對系統中各個設備的運行進行控制，比如說太陽能板的發電、負載的管理和保護等；蓄電池組主要為系統中的儲能設備，主要復雜將多余的電能進行儲存，在太陽能組件發電量不足的時候，對其進行補充；高頻開關充電器裝置主要是控制系統交流輸入端交流接觸器的閉合與斷開,進而達到控制充電機的啟停。
1.2系統的設計
在對變電站光伏直流系統進行設計的時候，首先應該對相關的設計標準、變電站所處的地理位置、氣候氣象等數據資料進行充分全面的了解，其中不僅包括直流負載的電壓等級、功耗以及相關的工作時間等，而且還應該對具體環境中的溫度、風速以及日照強度等進行全面掌握。由于變電站光伏直流系統在設計的過程中包括許多環節，因此，設計人員在對系統進行設計的時候，必須要從整體出發，在滿足負載用電要求的基礎上，還要確保系統能夠長期可靠的運行，同時還要考慮系統工程整體的經濟性和可靠性。
二、系統的工程原理及實現
2.1光伏控制器的研制
在整個變電站光伏直流系統中，光伏控制器作為核心設備，不僅是連接太陽能電池組件陣列和蓄電池組的控制中心的主要設備，而且對系統輸入、輸出功率調節和分配也起到了不可替代的作用。因此，光伏控制器的科學研制對整個系統的穩定運行來說，具有重要的作用。
圖1：光伏控制器原理
在變電站光伏直流系統中，光伏控制器主要是由多個電路組成的，這些電路包括單片機電路、充電開關電路、開關電源電路以及鍵盤接口驅動電路等。每個電路在系統運行的時候都具備不同的功能，單片機電路主要是通過其輸入/輸出(I/O)口實現與其他各功能電路的連接,其模/數(A/D)轉換輸入口實現對蓄電池、光伏電路的采樣測量；充電開關電路主要是在系統運行過程中，針對運行情況輸出相應的充電控制信號；開關電源電路主要負責為單片機電路以及其他相關電路提供必要的電源。光伏控制器的工作原理則如圖1所示。
2.2系統工作原理
圖2：變電站光伏直流系統結構圖
通過圖2我們能夠看出，在變電站光伏直流系統中，主要利用太陽能電池組件實現對太陽能向電能的轉換需要，經光伏控制器穩壓輸出接直流系統合母上。當太陽能電池組件輸出電壓在直流系統電壓要求范圍內的時候，充電機輸入端交流接觸器受光伏控制器控制而斷開，由光伏電源給變電站直流系統供電；當太陽能電池組件輸出電壓不符合直流系統電壓要求時，光伏控制器自動停止輸出，而且控制充電機輸入端交流接觸器閉合，此時由充電機給變電站直流系統供電。光伏控制器和充電機自動切換，交替工作。
三、系統運行的效果
變電站光伏直流系統中所采用的主要為單母線接線，其在具體運行過程中，在白天有日光照射的條件下，以光伏直流電為主用直流電源,輸出接直流系統合母,給直流負載供電和給蓄電池組浮充電。太陽光照減弱時,光伏直流電壓下降,蓄電池組電壓也隨之下降。此外，從變電站光伏直流系統實際的運行效果來看，由于系統采用光伏控制器和原有充電機自動切換，從而大大提高了變電站系統運行的可靠性，同時還在很大程度上減少了噪聲，也不會產生有害物質，運行安全穩定。
四、結語
綜上所述，隨著太陽能在電力企業發展中的廣泛應用，變電站光伏直流系統也必然會得到不斷的優化與完善，其本身所具有的節能環保、運行穩定可靠等優點也會表現的越來越明顯。但就我國目前變電站光伏直流系統的應用現狀來看，仍然存在一些有待改進的問題，比如說系統對太陽光照的利用率相對較低等。因此，在未來的時間里，相關工作人員還需要不斷積累經驗，不斷對系統進行完善，從而促進我國電力企業的可持續發展。
參考文獻：
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關鍵詞： 太陽能 救生艇 光伏系統
1.太陽能在海上的應用現狀
1985年美國的德克薩斯州的Sun Smith公司推出了一種太陽能充電裝置，可供車輛和船舶的蓄電池充電。之后，多個國家的企業和研究機構都成功制作了小型太陽能驅動的模型船。上世紀80年代，日本松下電器產業股份有限公司研發了一艘太陽能小艇，好天氣時在太平洋上航行，一天可發出7千瓦時電力。2000年，隨著世界第一艘商用太陽能/風能混合動力的SOLAR SAILOR號（圖1）雙體客船在澳大利亞悉尼水域試航成功，標志著可再生能源在船上的應用進入了一個新的里程。該船的8片可調控翼帆覆蓋著太陽能發電裝置，還用做風帆，船長約21米，可搭載100人左右。澳大利亞的企業和研究機構近年又提出雄心勃勃的太陽能船舶研究計劃，建立太陽能、風能、燃料電池和燃油混合動力的多體船，計劃在近幾年內實現環球航行。
圖1 澳大利亞的SOLARSAILOR號
除澳大利亞外，其他國家如美國、英國、德國和瑞士等非常重視太陽能船舶和混合動力船舶的開發和研究，都研制了不少太陽能游艇，并提出了相應的研究計劃，計劃將太陽能、風能等新能源技術應用在大型船舶上。2007年5月8日，經過5個多月的航行，瑞士的全太陽能動力船“太陽21號”（圖2）完成了橫渡大西洋之旅，成為世界上第一艘完全以太陽能為動力橫跨大西洋的船只。
圖2 瑞士的“太陽21號”
在國內，中國船舶及海洋工程設計研究院、中國船舶科學研究中心及上海大學等科研院所、高校也在開展或者關注太陽能等可再生能源動力船舶的研制，并建造出一些太陽能動力小艇。
2.太陽能救生艇的設計思路
2.1太陽能救生艇的提出
救生艇是一種具有一定浮力、強度、航速，在承載額定乘員的同時，還配備有一定的屬具備品，并在惡劣天氣下航行或漂流的剛性小艇，是海船非常重要的救生工具。當海難事故發生時，船上人員可以借助救生艇迅速脫離難船，利用救生艇進行海上求生活動，以最大限度保證旅客和船員的生命安全。目前海船上配備的救生艇都是采用壓燃式四沖程柴油機作為推進動力，柴油機通過齒輪減速箱控制艇的進車、倒車、停車，經過尾軸傳遞到螺旋槳，使其正反旋轉，實現使艇前進、后退或減速。但是該種救生艇配備的柴油只能維持救生艇持續航行24小時，當燃料用完后，救生艇就失去自航能力，只能靠人力航行，給海上求生活動造成巨大的威脅。因此，太陽能救生艇是一種以太陽能為輔助動力，旨在提高救生艇的續航能力和改善救生艇的救生條件，從而提高救生艇的救生效率。
2.2太陽能光伏系統
太陽能救生艇的核心是太陽能光伏系統，是一種將太陽能轉變成電能的系統，包括太陽能電池板、控制器、逆變器、蓄電池組、電動機（交流負載）等。該系統各部分作用如下：
2.2.1太陽能電池板：是太陽能光伏發電系統的核心部分，其作用是將太陽能直接轉換成電能，供負載使用或儲存于蓄電池內備用。
2.2.2控制器：是對太陽能光伏發電系統進行控制的設備，是確保整個系統正常運行的控制核心。最主要作用是根據光照的強弱和負載的需求，自動控制蓄電池的最佳充放電方式和時機，保證負載能夠持續、平穩地獲得所需的電能。此外，還可以顯示整個系統各個單元的運行狀態和參數，對系統發生故障進行指示和診斷，保護系統各個設備。
2.2.3逆變器：將太陽能電池板產生的直流電轉換成負載所需的交流電。
2.2.4蓄電池組：是太陽能光伏發電系統的儲能部件，采用酸鉛蓄電池。它的作用是將太陽能電池板產生的直流電直接儲存起來，隨時向負載提供。當光照較強，太陽能電池板產生的電能大于負載所需時，太陽能電池板除了對負載供電，還對蓄電池充電，將多余的電能儲存在蓄電池內備用;當光照較弱，電池板產生的電能小于負載所需時，蓄電池開始放電，并向負載供應所需電能。
2.2.5電動機：即所述的負載，是系統的動力部件。電動機獲得所需能量后運轉，帶動螺旋槳轉動，產生動力。
2.3太陽能光伏系統的工作原理
太陽能光伏系統的工作原理如圖3所示，在有光照的白天，太陽能電池板將太陽能轉換成直流形式的電能，在控制器的控制下，一部分電能經過逆變器轉換，直流電被轉換成負載所需的交流電，該交流電可直接向交流負載（電動機）供應使其獲得動力，電動機產生動力轉動從而帶動螺旋槳一起轉動;另一部分電能直接儲存于蓄電池組，在夜間或者白天光照不足的情況下，蓄電池開始放電，并經過逆變器轉換，放出的直流電被轉換成交流電，繼續供負載（電動機）使用，從而產生動力帶動螺旋槳轉動。
圖3 太陽能光伏系統原理圖
而整個系統要連續、自動、穩定地運行，控制器起著不可或缺的作用，控制器是整個太陽能光伏系統的核心。它將系統的各個元件串聯起來，保證各個元件能夠正常工作。一方面，控制器要計算負載運行所需的功率，從而控制太陽能電池板的最大輸出功率，以滿足負載的需求。另一方面，它要控制蓄電池組的最佳充放電時機，以保證負載在各種天氣條件下都能夠獲得足夠的功率，從而保證系統運行穩定。
3.太陽能救生艇關鍵性技術研究分析
目前，關于太陽能救生艇的研究僅停留在理論階段，要將太陽能救生艇應用于實踐，研制出一種太陽能救生艇，還有待進一步論證研究。要將理論研究應用于實踐，關鍵在于解決幾大關鍵性技術問題。比如，太陽能電池板的安裝問題、蓄電池的選擇問題、充放電的自動控制問題、系統運行的連續性和穩定性問題等。
3.1太陽能電池板的安裝
太陽能電池板的安裝問題是首先要考慮的問題，因為太陽能電池板是整個太陽能光伏發電系統的基礎，它能否最優化安裝，關系到太陽能光伏發電系統能否產生足夠的電能。關于太陽能電池板的安裝，我們首要考慮它的發電效率問題。救生艇的外表面積本來就相對較小，能夠安裝太陽能電池板的空間相對有限，因此在安裝太陽能電池板時，我們基于兩點考慮：一是安裝在救生艇上的太陽能電池板要足夠牢固，經得起海上大風浪的抗擊;二是產生足夠的電能，尤其是在光照強度不高的情況下，如何產生足夠的電能。
因此，為了解決上述問題，我們提出這樣的方案：為了使電池板的受光面積盡可能大，我們在安裝太陽能電池板時，采用可折疊式翼形太陽能電池板，這種電池板可以調整受光面積和受光角度，以便最大限度地利用太陽能。在天氣晴朗的情況下，太陽能電池板可以展開到最大受光面積，有效利用光能，在風浪較大的情況下，考慮到它的牢固，可以適當折疊太陽能電池板，通過調整它的光照角度實現最大限度地利用光能。另外，為了提高太陽能光電轉換效率，我們采用聚透鏡提高受光強度，從而實現弱光高效發電的目標，其技術方案包括太陽能電池板和覆蓋在太陽能電池板受光面上的微棱透鏡板。微棱透鏡板由多個凸透鏡緊密排列而成，利用凸透鏡將照射到太陽能電池板的平行太陽光聚集成多個亮度更高的光束，能提高光電轉換效率和光照強度較弱時太陽能電池板的輸出電壓，使太陽能電池板在弱光時也可以正常供電。
3.2蓄電池的選擇
蓄電池是太陽能光伏發電系統的儲能部件，它的作用是將太陽能電池板產生的直流電直接儲存起來，隨時向負載提供。當光照較強，太陽能電池板產生的電能大于負載所需時，太陽能電池板除了對負載供電，還對蓄電池充電，將多余的電能儲存在蓄電池內備用;當光照較弱，電池板產生的電能小于負載所需時，蓄電池開始放電，并向負載供應所需電能。因此蓄電池是太陽能光伏發電系統中不可缺少的元件之一，選擇一種性能優良、使用壽命長、價格相對便宜的蓄電池尤其重要。目前，太陽能光伏系統中常應用的蓄電池主要有傳統開口鉛酸蓄電池、閥控式密封鉛酸蓄電池和鉻鎳蓄電池三種，根據三種蓄電池的特性及價格等綜合因素考慮，閥控式密封鉛酸蓄電池是目前用蓄電池儲能的最佳選擇。
3.3充放電的自動控制
選擇一種最佳蓄電池后，接下來要解決的關鍵問題是，如何實現蓄電池充電與放電的自動控制，這就涉及太陽能光伏發電系統的另一個重要元件――控制器。它是對太陽能光伏發電系統進行控制的設備，是確保整個系統正常運行的控制核心。最主要作用是根據光照的強弱和負載的需求，自動控制蓄電池的最佳充放電方式和時機，保證負載能夠持續、平穩地獲得所需的電能。除此之外，它還應該具有以下功能，以保證系統正常連續地運行。
3.3.1信號檢測。檢測光伏系統中各種裝置和各個單元的狀態和參數，為對系統進行判斷、控制、保護等提供依據。
3.3.2最優充電控制?？刂破鞲鶕斍疤柲苜Y源狀況和蓄電池荷電狀態，確定最佳充電方式，以實現高效、快速地充電，并充分考慮充電方式對蓄電池壽命的影響。
3.3.3設備保護。光伏系統連接的用電設備在有些情況下需要由控制器提供保護，如系統中逆變器電路故障而出現的過壓和負載短路而出現的過流等，如不及時加以控制，就有可能導致光伏系統或用電設備損壞。
3.3.4故障診斷定位。當光伏系統發生故障時，可自動檢測故障類型、指示故障位置，為系統檢測維修提供方便。
3.3.5運行狀態指示。通過指示燈、顯示屏等方式指示光伏系統的運行狀態。
3.4系統運行穩定性
這里所指的系統運行穩定性包含兩方面：一是在內部環境下運行穩定;二是在外部環境下運行穩定。內部環境下運行的穩定性，指太陽能光伏系統的各個設備要正常運行，從而保證系統正常有序地運行，尤其是保證系統能夠根據實際需要自動充放電，以滿足負載的要求。在保證內部環境下運行穩定性方面，控制器起著核心作用。關于控制器的作用前面已經論述過。外部環境下運行的穩定性，指整個系統安裝在救生艇后，要在海上變化多樣的環境下正常運行，不僅要在風和日麗的良好氣候下運行，而且要在狂風暴雨等不良氣候下運行。由全國光伏能源系統標準技術委員會提出并由寧波太陽能電源廠、交通部標準研究所負責起草的《中華人民共和國國家標準――海上用太陽電池組件總規范》對于平板型海上硅太陽電池組件的技術要求、試驗方法和檢測規范等均有明確的要求，其中包括溫度交變、振動沖擊、冰雹沖擊、鹽霧腐蝕等環境下具體試驗驗證程序規范。因此，在海洋氣候環境下，光伏系統要特別考慮使用防風雨及抗鹽霧的保護裝置，從而保證系統在外部環境條件下正常運行。
4.結語
太陽能作為一種新型、環保、可再生能源，在各個領域有廣闊的應用。在節約資源和環境保護的雙重制約下，太陽能已經初步應用于海上交通運輸工具，隨著太陽能技術越來越成熟，其應用將更廣泛。因此，只要解決太陽能在救生艇應用中的幾個關鍵技術難題，太陽能救生艇的問世將成為可能。
參考文獻：
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[3]韓爍.新能源在船舶中的應用研究[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學，2012.
關鍵詞 變電站；光伏直流系統；應用
中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）022-062-2
對于可再生能源的發掘與發展如今已經變成了全球性的研究命題，通過我們對各種可再生能源的比較分析可以發現，對太陽能的開發利用具有巨大的潛力和光明的前景。從世界范圍來看，太陽能光伏發電具有最大的能源節約功效，同時作為一種高新技術產業，可以有效的促進綠色電力的迅速發展。為了解決各國普遍存在的能源和經濟、環境之間的矛盾，對光伏產業的大力發展可謂是最佳途徑之一。由于我國的國家大型工程項目和國際合作項目的大力推動，使得光伏產業在我國獲得了良好的發展環境。如今，節能減排政策和光伏產業政策在我國陸續出臺并得到了有效的實施，在未來的發展中，光伏產業的應用與推廣范圍必將更將廣泛。
1 簡述變電站光伏直流系統的構成要素
1.1 對系統構成的概述
太陽能的光伏陣列即電池組件、光伏的控制器、蓄電池組以及高頻的開關充電裝置也就是充電機等組合在一起構成了變電站光伏直流系統。
太陽能對“光生伏打”效應進行充分利用，以把光能有效的轉變成電能。當一定的光照條件被滿足時，電壓與電流會隨之產生。太陽能板由許多塊的太陽能電池塊組合而成，通過串并聯多塊太陽能板，使得負載要求的電壓與電流得到充分的滿足，這邊是所謂的光伏組件陣列。
整個變電站光伏直流系統的核心便是光伏控制器，它對太陽能板的發電、蓄電池的充電與放電以及對于負載的管理和保護工作起到一個控制作用；除此之外，它還可以進行本地顯示和遠程監控。
在變電站光伏直流系統中，儲能設備是蓄電池。它對太陽能組件工作過程中產生的多余電能進行存儲，以在正常的太陽能組件發電量小于負載的實際需要時，提供及時的供電。變電站原本配置的蓄電池組完全可以達到直流系統的需求要求，因而，進行重新配置是沒有必要的。
所謂的高頻開關充電裝置即變電站光伏直流系統中的充電機。屬于系統的原配裝置。在對充電機的啟停進行控制時可以通過加強對系統交流輸入端與接觸器的閉合與斷開的控制工作。
1.2 設計系統
若要實現變電站光伏直流系統的完善設計，應當以國際和國內的相關標準以及有關的氣象數據為依據，對直流負載需要消耗的功率、電壓的等級以及工作的時間等信息作出詳細的了解，最重要的數據資料是變電站的建設地點的氣象情況，諸如日照的強度、環境的溫度和濕度、風速級別、以及沙塵暴、臺風等惡劣天氣的持續時間。在進行多種設計時遵循系統的安全級別要求，設計的類型包括關于光伏組件的容量大小的設計、對于蓄電池容量的設計、接地防雷系統以及關于系統安全性的設計等各種類型。在進行系統設計時應當遵循同時滿足負載的用電需求以及系統的長期性與可靠性兩個條件，也就是說，可靠性與經濟性是當時并駕齊驅、缺一不可的。
1）對光伏組件方陣容量設計時應當考慮的因素。
通常來說，日照強度、光譜和溫度等會對光伏組件的方陣容量產生影響，影響效果最顯著最直接的是日照強度。一般來說，氣象部門關于日照強度的數據是通過水平面上的測量得到的，而通常來說，太陽能板的放置具有一定的傾角，因而，在對相關數據進行使用時應當把其進行換算。
2）如何選擇光伏組件的方陣傾角。
將光伏組件方陣放在不同的傾角下，對不同情況下的發電量進行比較，由此才能確定最佳傾角，使得變電站光伏直流系統在夠在各月接收到基本等量的日照強度，為系統的常年正常運行打下基礎。伴隨著信息時代的不斷發展，目前我們已經可以利用相關軟件計算光伏組件方陣的最佳傾角。通常情況下，在我國境內，多數地區的最佳傾角都要比本地區的維度更大。
2 探究光伏直流系統的工作原理
2.1 關于光伏控制器的研究
在系統的研制過程中，光伏控制器是核心設備，因而，它發揮的作用是關鍵性的。它功能的實現是通過將太陽能電池組方陣與蓄電池組進行連接并加以控制。調節并分配系統的輸入輸出功率，從而實現對變電站內光伏直流系統的控制。
光伏控制器的組成構件主要包括單片機電路、掌控電源的開關的電路、對時鐘進行實時控制的電路、利用液晶對顯示進行驅動的電路、以及對開關進行充電、驅動鍵盤接口等的電路。具體來說，在單片機電路中，實現輸入輸出口與其他不同功能的電路的連接，對蓄電池和光伏電路進行采樣測量工作的實現主要依靠A/D輸入口；為單片機及其他電路提供電源的是開關電源電路；而利用液晶對顯示進行驅動的電路的主要功能是以半字節的數據和控制的縱線為橋梁實現與單片機電路的連接。應當注意的是，液晶顯示電路的控制器是本身所有的獨立的，它的工作電源的提供是由電源模塊來負責。而通過將SCL、SDA總線與單片機進行串行連接使得讀寫功能發揮出來，這是由實時時鐘電路來完成的；對開關進行充電的電路采用場效應管方式，通過一組控制線實現與單片機電路的相連接，并將充電控制信號輸出。
2.2 闡述系統工作的原理
變電站光伏直流系統在工作時要依托太陽能組件方陣的作用將太陽能轉換成有效的電能，在光伏控制器的作用下穩壓輸出，與直流系統合母實現對接。如果由太陽能組件輸出的電壓符合直流系統的電壓要求，在光伏控制器的控制下充電機的輸入端交流接觸器就會自動斷開，對變電站直流系統供電的工作便由光伏電源來完成。相應的，如果輸出的電壓不能滿足直流系統對電壓作出的要求，輸出工作就會在光伏控制器的控制下自動停止，與此同時，充電機的輸入端的交流接觸器也會隨之發生閉合，這時候變電站的直流系統供電工作便由充電機來完成。光伏控制器和充電機就在這樣的工作原理下進行交替的工作，實現自動切換。
3 結束語
變電站光伏直流系統充分運用了可再生能源實現發電，實現了與我國相關能源與光伏產業政策的相吻合，深入貫徹落實了建設資源節約型和環境友好型社會的基本國策，可以有效的促進電網企業與節能環保產業的不斷高效發展。該系統以其獨有的環保性能、可靠性能等優點獲得了不斷的推廣，使人們看到了這一產業發展的廣闊前景。在實踐過程中，我們還應努力將這一技術推廣到站用電系統，使得變電站光伏并網得到不斷的開發。
參考文獻
關鍵詞： 太陽能供電； 充放電控制器； 防雷器； GSM短信開關
中圖分類號： TN98 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）14?0156?04
Research on wireless sensing device of solar?energy power supply system
SONG Li?qing， LIU Chong， ZHANG Zhi?xin， LIANG Bang?wei， LIU Yang， LI Yi?hui
（School of Mechanical Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 116024， China）
Abstract： In order to be able to achieve uninterrupted power supply for the wireless sensor device on the seamless rail， a method of solar uninterrupted power supply system is introduced in detail. Taking the charging and discharging controller as the core of this system and the maintenance?free lead?acid battery as backup power， the design of the uninterrupted power supply system for the wireless sensing device was realized. In the completion process of system design， the impact of lightning strikes and remote voltage monitoring of wireless sensor were also fully considered. Therefore， the lightning?proof surge protection module and the GSM SMS switch are added to improve the safety and reliability of the system. The field testing results that the battery can continuously work for 7 days in rainy weather. This system has the characteristics of safety， reliability， lightning protection， remote monitoring and so on.
Keywords： solar energy power supply； charge and discharge controller； lightning arrester； GSM SMS switch
無線傳感裝置被安裝在野外的鐵路鋼軌上，它利用傳感器獲取鋼軌信息，通過無線通信將獲取的感知信息傳送給遠端的監控終端，可以及時地對鐵路的安全進行監測、預警等。在無線傳感裝置中，電源是整個系統的重要組成部分。目前，無線傳感器多采用傳統的化學電池供電，使用壽命有限。在野外環境下，無法期望對多個監測節點進行頻繁的電池更換操作，考慮到我國的許多地區太陽光照充分，若利用太陽能對無線傳感裝置供電則不失為一種較好的選擇[1]。
太陽能是一種取之不盡，用之不竭的資源，并且是一種綠色節能環保的新能源。利用太陽能可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失，安裝簡單，維護方便，適合于無人值守情況下使用。本文設計的太陽能供電系統可為安裝在無縫鋼軌上的無線傳感裝置提供安全、可靠、穩定的低電壓輸出，從而保證無線傳感裝置在持續長久作業時的穩定性，克服了鐵路現場供電困難的問題。太陽能供電系統不僅解決了野外長時間無人監護的網絡節點供電問題而且還具有供電持久環保節能和便于維護等優點，具有良好的應用前景。
1 供電系統簡介
由于太陽能電池板的輸出電壓不穩定，傳統的太陽能供電系統往往因為蓄電池充放電管理不合理導致蓄電池使用壽命大大縮短，且太陽能供電系統安裝在戶外，容易在雷雨天氣遭遇雷電干擾而使整個系統發生故障。無線傳感裝置安裝在鋼軌上，工作人員無法長期在現場對其進行看護，當傳感裝置工作出現異常時，不能夠及時有效地對其供電單元進行故障分析和判斷，這就急需一種能夠有效對其進行遠程控制的裝置來獲取供電系統的運轉狀況。
本文提出了一種基于太陽能的無線裝置的太陽能供電系統。主要由太陽能電池板，蓄電池，充放電控制器，防雷器和GSM短信開關五部分組成。該系統能夠自動管理蓄電池的充電過程并進行有效的能量儲存，通過對電池電壓的監測避免蓄電池過度放電以達到延長蓄電池壽命的目的。太陽能供電系統的核心單元是充放電控制器，它不僅能夠根據太陽光照射的條件來完成太陽能供電到蓄電池的控制，對蓄電池的過充和過放進行保護，并且能夠輸出穩定的電壓給負載[2]。防雷模塊的使用可以抗擊雷電的干擾從而對整個系統進行保護，保證了供電系統的安全穩定性[3]。GSM短信開關的安裝可有效解決傳感裝置工作出現異常時對其進行重新上電或斷電來實現復位重啟。通過發送不同功能指令的短信到GSM短信開關卡，既能夠查詢當前蓄電池的電壓狀況，又能夠實現對傳感裝置進行遠程重新上電或斷電功能，同時，當供電系統出現異常時，短信開關又能夠及時地向綁定的手機號碼發送報警功能。
2 太陽能供電系統總體設計
太陽能供電系統的整體設計思路，首先要考慮系統總功耗來選取合適的蓄電池，然后根據蓄電池的容量確定太陽能電池板，最后根據太陽能電池板和蓄電池的充電電壓、充電電流等參數選擇合適的充放電控制器?；竟╇娤到y搭建以后，再綜合傳感裝置的工作環境等因素，加入防雷模塊以及短信開關控制，使系統更加完善可靠。根據傳感裝置的實際供電需求，搭建的太陽能供電系統如圖1所示。
圖1 太陽能供電系統結構圖
2.1 供電模塊選取
系統供電模塊包括太陽能電池板和蓄電池，二者的選取應滿足無線傳感裝置不間斷工作的需求。
2.1.1 蓄電池的選取
太陽能供電系統的儲能裝置主要是蓄電池，與太陽能電池板配套使用的蓄電池通常工作在浮充狀態下，其電壓隨方陣發電量和負載用電量的變化而變化。它的電能量比用電負載所需的電能量大得多。同時，蓄電池放在室外，在嚴冬和酷暑環境下受環境溫度的影響較大。因此，要求蓄電池不僅有較好的深循環能力，以及很好的過充和過放能力，而且能夠適用不同的環境要求，維護簡單，使用壽命長。目前國內被廣泛使用的太陽能蓄電池主要有：鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池。因為它們固有的“免”維護特性及對環境較少污染的特點，很適用于性能可靠的太陽能供電系統，特別是無人值守的工作站[4]。從價格低廉角度考慮，本系統最終選用鉛酸免維護電池。
無線傳感裝置對鋼軌必須進行全天24小時無間斷安全監測，且必須考慮到至少7天陰雨連天以及夜晚無日照情況下能夠正常工作。綜合多種因素，來選取滿足容量要求的蓄電池。
鋼軌安全監測所需的一套測量傳感裝置包括4個傳感節點（加速度傳感節點，動態應變傳感節點，靜態應變傳感節點，靜態溫度傳感節點），當列車未經過鋼軌時傳感節點處于低功耗模式，工作電流大約為0.13 A；列車經過時，傳感節點全部進入工作模式，工作電流最大約為0.25 A。每天大約經過60次列車，節點每次進行數據采集傳輸所需時間大約為60 s，所以一套傳感節點在一天之內的功耗大約為3.24 A?h。
鉛酸蓄電池的容量計算公式如下：
[Bc=QlTlKtDdKs] （1）
式中：[Bc]為鉛酸蓄電池的容量；[Ql]為傳感節點的日均耗電量，取值為3.24 A?h；[Tl]為最長連續陰雨天數，取值為7天；[Kt]為鉛酸蓄電池溫度修正系數，一般0 ℃以上為1，0 ℃以下為1.1，取[Kt]=1；[Dd]為鉛酸蓄電池放電深度，一般為0.75；[Ks]為安全系數，取[Ks]=1.25。由式（1）計算得到蓄電池容量[Bc]=23.389 A?h，根據通信電源相關工程設計規范以及蓄電池常用規格，本系統最終選擇12 V 38 A?H的鉛酸蓄電池給無線傳感裝置供電。
2.1.2 太陽能電池板的選取[5]
選擇太陽能電池板的決定因素在于光伏發電系統所需要的功率，另外蓄電池性能和轉換電路的損耗等對選取電池板也有一定的影響。根據無線傳感裝置的工作狀況和蓄電池的充電需求，選取所需功率的太陽能電池板。太陽能電池板的功率可由下列公式計算得出：
[Ps=P1T1V1?VsTsη×Ks] （2）
式中，[Ps]為所要計算的太陽能電池板的功率；[P1]為負載最大功率，本文中一套節點的功耗[P1]=12 V×0.25 A=3 W；T1為負載一天所需要工作的時間，取T1=24 h；V1為負載的工作電壓，取V1=12 V；Vs為太陽能電池板的平均充電電壓，取Vs=14 V；Ts為太陽能電池板每天可以正常工作的時間，北方一般為4～5 h，取Ts=4 h；η為太陽能電池板的充電效率，一般為60%～70%，取η=60%；Ks為保險系數，一般為1.1～1.4，取Ks=1.3。由式（2）計算得到Ps=43 W。由計算可知，太陽能電池板所需功率大約為43 W時才能保證一套無線傳感裝置的正常工作，實際應用中應留有設計余量。目前常用的太陽能板主要有單晶和多晶電池板兩種，同功率的單晶電池板價格要比同功率的多晶板高些，考慮設計成本及太陽能電池板功率規格，本文選用12 V 65 W多晶硅太陽能電池板，其最大工作電壓17.6 V，開路電壓21.8 V，最大工作電流3.7 A，短路電流4.11 A。
2.2 充放電控制器
一般太陽能電池板輸出電壓不穩定，不能直接應用于負載，而控制器在這個過程中起著樞紐作用，其性能的好壞將會直接影響充電效果和輸出負載電壓的穩定性?？刂破骺刂铺柲茈姵匕鍖π铍姵氐某潆姡瑸榱搜娱L蓄電池的使用壽命，必須對它的充放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度放電。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償功能。基于以上設計要求并結合太陽能電池板和蓄電池參數，本系統采用PWM（Pulse Width Modulation）調制方法控制對蓄電池充放電的控制器，該控制器具有溫度補償，過充、過放、負載短路、過載保護等功能，極大的延長蓄電池的使用壽命，保證整個系統的正常工作[6]。其性能參數如表1所示。
表1 充放電控制器性能參數
所選用的充放電控制器在實際應用中具體工作過程如下：
有陽光照射時，如果蓄電池發生過充動作（蓄電池電壓超過保護值14.4 V），控制器則會自動斷開對蓄電池的充電電路，以防止因過充對蓄電池造成的損害；當電壓下降到13.8 V時，太陽能控制器將會重新啟動充電電路，從而對蓄電池進行保護。陰雨無光照時，蓄電池對負載供電，同樣也要檢測蓄電池兩端電壓，當電壓到達設定的最低放電電壓10.8 V時，控制器會自動切斷負載來保護電池不被過放電。當太陽能極板對蓄電池的充電達到控制器設定值（恢復電壓12.2 V）時，負載才會被再次接通。經過多次試驗證明，設計中采用充放電控制器，延長了蓄電池的使用壽命，能夠為負載提供穩定的輸出電壓。
2.3 防雷模塊設計
無線傳感裝置安裝在戶外進行數據傳輸通信，雷擊會給通信設備及其供電系統造成危害， 導致設備故障，通信中斷甚至設備燒毀，釀成嚴重事故。為減少雷擊浪涌造成的損失， 供電系統必須進行雷擊浪涌保護設計，如圖1所示供電系統中加入兩級防雷設備來降低雷電對無線傳感裝置的損傷。在電路設計中，防雷保護電路圖如圖2所示，主要由三種元器件組成：陶瓷氣體放電管（GDT），聚合物正溫度系數熱敏電阻（PPTC），瞬態電壓抑制器（TVS）。
圖2 防雷模塊電路原理圖
當幾百伏到一千多伏脈沖擊穿電壓加載到圖2所示輸入端時，陶瓷氣體放電管內（G1、G2）氣體電離，放電管導通，沖擊電流被泄放到大地，作為一級保護電路[7]。PPTC在正常情況下阻值很低，當通過其電流急劇增大，電路出現異常時，器件的溫度會在瞬間急劇上升迅速產生很高的阻抗，限制異常電流通過，作為二級保護電路。TVS二極管（TVS1，TVS2，TVS3）在承受瞬間高能量脈沖時，能在ns級時間內由原來的高阻抗狀態變為低阻抗，并把輸出端電壓箝制到特定的水平，用作電路的三級保護[8]。實驗中使用雷擊浪涌發生器SKS?0510，浪涌極性分正負極，對防雷模塊進行共模雷擊浪涌模擬測試，將12 V電源經防雷模塊加載到負載電路（負載電路為發光LED燈）。元器件GDT，PPTC，TVS和LED燈的實驗數據如表2所示。
實驗分析：所選用的GDT、PPTC、TVS能夠有效的抵擋2 200 V的浪涌干擾，因此，該防雷電路是有效的。
2.4 GSM短信開關
太陽能供電系統應用在鐵路沿線且遠離監控中心，操作人員在監控中心無法及時了解和掌控無線傳感裝置的供電和工作狀況。且GSM短信通信具有成本低、可擴展性強等優點，受到了廣泛關注，因此在供電系統中引入了GSM短信開關[9]。本文選用GSM模塊和單片機為核心的遠程控制器，用戶通過發送短信的方式遙控千里之外的遠程開關，時刻查詢蓄電池電壓，并可對負載進行斷電或重啟，以及供電異常時向手機綁定用戶發送報警信息[10]。選用的GSM短信開關輸入電壓為12 V，最大工作電流只有0.3 A，內部包含兩個常閉繼電器，觸點最大切換電壓30 V，最大切換電流10 A。實際使用過程中，一個繼電器一端連接12 V的輸入電壓，另一端接負載（無線傳感裝置）。用戶可通過開關配置助手進行設置綁定手機號碼和操控密碼如圖3所示。
表2 雷擊浪涌共模測試結果
圖3 短信開關配置助手
實際應用中當短信開關重新上電時，會自動向綁定手機號碼發送消息，返回蓄電池當前電壓值；短信開關若接收到用戶命令，會根據其格式及密碼來判斷是否為有效命令，執行相應的操作后返回一條消息告知用戶當前執行的結果。同時，短信開關通過每分鐘模塊運行狀態自動查詢來及時處理死機狀態。若發現死機，單片機會自動重啟模塊供電部分；當GSM模塊無法連接網絡或者網絡信號比較差時，單片機也會自動重啟模塊供電部分，使得模塊重新運行和連接網絡。
通過在鐵路現場應用GSM短信開關，實現了操作人員在監控中心對負載供電實現遠程操控的需求，操作簡單方便，可隨時查詢蓄電池電壓，對負載進行斷電或重啟，以及供電異常時向手機綁定用戶發送報警信息。
3 供電系統測試與結果
實驗設備包括兩塊并聯的太陽能電池板（12 V 65 W）、蓄電池（12 V 38 A?h）、充放電控制器、防雷模塊、GSM短信開關、GSM天線、負載（無線傳感裝置）、數字萬用表及若干導線。按照供電系統的原理圖搭建如圖4所示測試環境。
圖4 太陽能供電系統
測試過程：
（1） 天氣晴朗陽光充足，蓄電池初始電壓10.1 V，即放空狀態情況下，測試充滿蓄電池的時間。所得實驗數據如表3所示。
表3 蓄電池充電數據表
（2） 用黑色布遮住太陽能板，模擬連續陰雨天氣，測試負載持續工作時間，所得實驗數據如表4所示。
表4 負載持續工作時間表
（3） 測試小結
太陽能供電系統基本上能夠實現設計的要求和功能，在歷時6 h左右基本達到蓄電池滿充狀態，并且能夠在陰雨天氣一周內保證無線傳感裝置的正常工作。
4 結 語
目前，研究的太陽能供電系統已應用于某線路無縫鋼軌上的無線傳感裝置，經過長期實驗測試，該系統能夠在連續陰雨天氣內給負載提供穩定的電壓，通過手機短信隨時隨地獲取蓄電池電量，同時能夠應對雷雨天氣，保障系統安全正常可靠的運行。
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關鍵詞：太陽能路燈 光伏照明 LED 節能環保
中圖分類號：TK519 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0100-02
1 緒論
1.1 我國太陽能資源及分布
太陽能資源的分布與各地的維度、海拔高度、地理狀況和氣候條件有關。資源豐富度一般以全年總輻射量和全年日照總時數表示。我國屬太陽能資源豐富的國家之一，太陽能總輻射量大致在930～2330MJ/m2之間。全國總面積2/3以上地區年日照時數大于2000 h。特別是在甘肅、新疆、青藏高原、內蒙古一帶，利用太陽能的條件尤其有利。
1.2 國內外光伏產業的發展
1839年法國學者貝克勒爾發現光伏效應，1954年美國貝爾實驗室的三位科學家首次制成實用的單晶硅太陽能電池。2004年德國推出光伏補貼啟動了全球第一階段需求驅動，從2012年開始，德國率先進入了第二階段需求驅動時期。2013年美國、日本和中國剛進入第一階段需求驅動時期，市場完成結構性變化后進入一輪新的發展周期。按照中國政府的規劃，2015年前中國平準化能源成本（LCOE）達到環保水平，中國將進入第二階段需求驅動時期。太陽能是未來最清潔、安全和可靠的能源，發達國家正在把太陽能的開發作為能源革命主要內容長期規劃，光伏產業正日益成為國際上繼IT、微電子產業之后又一爆炸式發展的產業。
1.3 太陽能光伏能源的優勢
（1）照射在地球上的太陽能能源在運用上是取不盡，用不竭的，但對于人類當前使用的小號能量，太陽能要比其大6000倍，同時它不受地域和海拔等相關因素的限制，其應用與分布比較廣泛。
（2）太陽能能源不管在任何時候都可以就近取得，人們供電就可以通過太陽能就近供電，不必進行長距離的輸送供電，而這樣就避免了長距離輸電給電能帶來的損失。
（3）光伏發電能量的轉換是直接從光子到電子的轉換，這個轉換過程比較簡單，其中沒有機械運動和中間過程這兩個方面，就不存在對機械方面的磨損。根據熱力學方面分析，光伏發電的理論發電效率很高，達到了80%以上，這就說明了這項技術開發的潛力是很大的。
（4）光伏發電是綠色環保的能源，也是最新型的、可再生的能源，它不污染空氣，不產生噪聲，不使用燃料，不會給燃料市場帶來不穩定和沖擊，不會遭受能源流失的危機等特點。
（5）光伏發電的過程中是冷卻水是不需要的，而光伏發電可以在沒有水的荒漠戈壁安裝，同時可以與建筑物進行有效結合，構成先進的光伏與建筑一體化的發電系統，不需要在單的占用土地進行建設，這就給土地資源得到了節省。
（6）光伏發電無機械傳動部件，操作、維護簡單，運行穩定可靠。一套光伏發電系統只要有太陽能電池組件就能發電，加之自動控制技術的廣泛采用，基本上可實現無人值守，維護成本低。
（7）光伏發電工作性能穩定可靠，使用壽命（30年以上）。晶體硅太陽能電池壽命可達20～35年。在光伏發電系統中，只要設計合理、造型適當，蓄電池的壽命也可長達10～15年。
（8）太陽能電池組件結構簡單，體積小，重量輕，便于運輸和安裝。光伏發電系統建設周期短，而用根據用電負荷容量可大可小，方便靈活，極易組合、擴容。
2 太陽能路燈照明設計
2.1 太陽能路燈的組成、設計選配及工作原理
隨著太陽能光伏技術的發展和進步，太陽能燈具產品在節能環保上的雙重優勢已經逐漸顯現，太陽能路燈的應用也日見普及，太陽能發電在路燈照明領域發展已經日趨完善。
2.1.1 工作原理
太陽能光伏系統的工作原理是利用光生伏特效應原理制成的太陽能電池，白天太陽能電池板接收太陽輻射能并轉化為電能輸出，經過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚當照度低于設定值（一般為10Lx左右）時，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電數小時后，充放電控制器動作，蓄電池放電結束。第二天白天，太陽出來后，重復前一日的過程。充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。其原理如圖1所示。
2.1.2 太陽能路燈的組成及設計選配
太陽能路燈主要由以下幾部分組成：太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池組、光源和燈具外殼等。如輸出電源為交流220 V或110 V，還要配置逆變器。
太陽能電池板是太陽能路燈的核心部分，其作用是將太陽的光能轉化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能發電系統中最重要的部件之一，其轉換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。太陽能電池主要分為以下幾種：
（1）單晶硅太陽能電池。
單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高的達到24%，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的。單晶硅電池的使用壽命一般可達20年左右。但由于受單晶硅材料價格及相應的繁瑣的電池工藝影響，價格相對較高。在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南方地區宜采用單晶硅太陽能電池。
（2）多晶硅太陽能電池。
多晶硅的制作成本比單晶硅太陽能電池要便宜材料制造更簡便，總的生產成本較低。多晶硅太陽能電池的光電轉換效率相對較低，使用壽命也比較短。多晶硅薄膜電池由于所使用的硅遠較單晶硅少，無效率衰退問題，并且有可能在廉價襯底材料上制備，其成本遠低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池。因此，多晶硅薄膜電池將會在太陽能電地市場上占據主導地位。在太陽光充足日照好的東西部地區宜采用多晶硅太陽能電池。
（3）非晶硅太陽能電池。
非晶硅太陽電池的制作工藝過程簡化，硅材料消耗少，電耗低，它的主要優點是在弱光條件也能發電，主要問題是光電轉換效率偏低，目前國際先進水平為10%左右，且不夠穩定，隨著時間的延長，其轉換效率衰減。在光照不足的地區或小型電子設備（如計算器、電子表）上宜采用非晶硅太陽能電池。
太陽能路燈系統中，一個性能良好的充放電控制器是必不可少的，其作用是保護蓄電池?；竟δ苁潜仨毦邆溥^充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。即當蓄電池電壓達到設定值后就改變電路的狀態，還應具有光控、時控功能，以及夜間自動切控負載功能，便于陰雨天延長路燈工作時間。
太陽能路燈光源的選擇原則是選擇適合環境要求、光效高、顯色性好、壽命長的光源。同時為了提高太陽能發電的使用效率，盡量選擇直流輸入光源，避免由于引入逆變器而帶來的功率損失（由于小型逆變器的效率比較低，一般低于80%）。
2.2 太陽能路燈設計
2.2.1 太陽能路燈系統在使用中存在的問題
在保證路燈燈具正常工作的情況下，太陽能電池板、充放電控制器、蓄電池組之間的匹配與否對于整個照明系統的正常運行、維護保養有著重要的影響。很多設計人員在進行太陽能路燈設計時不考慮當地的日照因素，只是經驗性的選配光伏組件，有時為滿足客戶低成本的要求，配低了太陽能組件，或者只考慮了單日發電與耗電的匹配，而沒有考慮蓄電池充電問題。導致路燈在使用一段時間后，經常幾天不能正常工作。出現該問題的原因主要是連續幾天陰雨天后，路燈系統蓄電池回過放，控制器會出現過放保護，此時如果太陽能發電量偏小，蓄電池電壓達不到控制器的恢復放電電壓，控制器與負載間一直斷電，組件容量過小或陰雨天過長必然導致長時間不放電。因此，在組件容量計算式需要考慮蓄電池充電時間問題，盡可能2～3天充滿。
2.2.2 路燈系統配置計算
太陽能路燈配置的計算一般按照獨立光伏系統的設計方法進行，下面介紹太陽能路燈配置的設計步驟：
設計要求：某地區負載輸入電壓24 V功耗20 W，每天工作時數9 h，保證連續陰雨天數6天，年輻射量為103.6 Kcal/cm2。
（1）太陽能電池板的選型。
①峰值日照時數：A×0.0116÷365= 103.6×1000×0.0116÷365=3.3 h。
A為傾斜面的上年均輻射量，單位為Kcal/cm2；
0.0116為將輻射量（卡/cm2）換算成峰值日照時數的換算系數。
②負載日耗電量：20 W÷24 V×9 h=7.5 Ah。
③所需太陽能組件的總充電電流：1.05×7.5×1.34÷（3.3×0.85）=3.8A。
這里兩個連續陰雨天數之間的設計最短天數為20天，系數為1.34，太陽能電池組件系統綜合損失系數為1.05，蓄電池充電效率為0.85。
④太陽能組件的最少總功率數：17.2 V×3.8 A=65.4 W。
太陽能組件最低輸出電壓為17.2 V。
選用峰值輸出功率70wp的標準電池組件可以滿足路燈系統的正常運行。
（2）蓄電池的選型。
首先根據當地的陰雨天情況確定選用的蓄電池類型和蓄電池的存貯天數，一般北方選擇的存貯天數在3～5天，西部少雨地區可以選用2天，南方的多雨地區存貯天數可以適當增加。容量計算公式如下：
蓄電池容量=負載功率×日工作時間×（存貯天數+1）÷放電深度÷系統電壓
其中：蓄電池容量單位為Ah；
負載功率單位為W；
日工作時間單位為h；
存貯天數單位為d；
放電深度，一般取0.7左右；
系統電壓單位為V。
根據上面計算：負載日耗電量7.5 Ah。在蓄電池充滿的情況下，在陰雨天可連續正常工作6天，則需要的蓄電池容量為：7.5×10×7÷0.7÷12=63 Ah。
然后根據系統電壓和容量的要求選配蓄電池。
以上計算沒有考慮溫度的影響，若蓄電池的最低工作溫度低于-20 ℃，應對蓄電池的放電深度加以修正，具體修正系數可咨詢蓄電池廠家。
（3）路燈控制器的選擇
因路燈工作電壓是24 V，蓄電池串聯輸出額定電壓也是24 V，所以太陽能路燈控制器應該選擇24 V額定工作電壓，其光伏組件的額定輸出電壓為34 V。在選擇控制器時還需注意過充保護、恢復充電、過放保護、恢復放電電壓。如果系統配置不合理，很可能長時間不工作，因此對恢復放電電壓不能設置過高，但同樣的，把恢復放電電壓設置過低，甚至低于23 V，很可能會出現使用壽命縮短的問題，特別對蓄電池更是如此。
3 結論
隨著全球性的能源危機和大氣污染問題日益突出，尋求綠色替代能源已成為世界各國面臨的共同課題。因此，無論是在未來城市的建設中，還是在日常生活中更廣泛、更合理的運用太陽能光伏技術是具有實際意義的，這不僅可以減輕我們對石油、煤炭等化石能源的依賴，而且可以減少對自然環境的影響。國外在這方面的研究起步較早，已出具成效，我國近年來也開始重視該問題。隨著綠色工程的增多，太陽能光伏照明建設的經驗會更多、技術會更加成熟，除了設計時要盡可能完善之外，工程施工也是一個非常重要的環節，有關施工方面的專業知識，這里不再贅述。
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