智能光伏節(jié)電照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)現(xiàn)有太陽能系統(tǒng)普遍存在的效率低，壽命短，運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，提出一種應(yīng)用于太陽能照明系統(tǒng)的新型智能控制器。實(shí)現(xiàn)了基于芯片CN3717的蓄電池能量智能管理，芯片對(duì)蓄電池在不同狀態(tài)下進(jìn)行充電，延長了蓄電池的壽命，由光敏電路控制的負(fù)載電路也極大程度提高了蓄電池的使用效率，滿足了太陽能照明系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行與準(zhǔn)確切換的要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案的有效性。
關(guān)鍵詞：太陽能照明系統(tǒng)；蓄電池；LED；控制電路

隨著煤炭，石油，天然氣等不可再生能源的日趨枯竭，能源問題己經(jīng)成為制約人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要問題之一，太陽能作為無污染的可再生的綠色能源，越來越受到世界各國的青睞，充分開發(fā)利用太陽能是各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略，是解決能源與環(huán)境保護(hù)的主要對(duì)策之一目前，利用太陽能的有效途徑就是將它轉(zhuǎn)換成電能的光伏發(fā)電技術(shù)，而太陽能照明系統(tǒng)就是光電轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要用途。
在光伏發(fā)電技術(shù)使用過程中，不少產(chǎn)品沒有按照光伏發(fā)電的工作特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)則來設(shè)計(jì)，往往使系統(tǒng)無法長期正常運(yùn)行，有些產(chǎn)品雖然使用了智能控制，光伏電池的工作特點(diǎn)雖然達(dá)到了滿足，但是其成本較高也是個(gè)不可忽視的問題。
文中介紹了一種基于CN3717芯片控制的獨(dú)立型太陽能LED照明系統(tǒng)，能更好的解決以上存在的問題。在白天，太陽能電池板把吸收的太陽輻射光經(jīng)廣電轉(zhuǎn)換后由CN3717給鉛酸蓄電池充電，再由蓄電池給由光敏電路控制的LED負(fù)載供電，CN3717對(duì)蓄電池具有過充過放保護(hù)功能，同時(shí)提高了系統(tǒng)的效率。
基于芯片的能量管理電路，通過檢測太陽能電池和蓄電池的電壓，并根據(jù)光敏電路來確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

1 系統(tǒng)組成
太陽能LED照明系統(tǒng)由太陽能電池板，蓄電池，CN3717控制電路，和光敏控制的LED燈組成，如圖1所示。

太陽能電池：太陽能電池是太陽能照明系統(tǒng)的輸入，為整個(gè)系統(tǒng)提供照明和控制所需電能。在白天光照條件下，太陽能電池將所接收的光能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)充電電路對(duì)蓄電池充電：天黑后，太陽能電池停止工作，輸出端開路。本設(shè)計(jì)采用10 W多經(jīng)太陽能鋼化玻璃封裝的電池板，吸光效果好，IP65等級(jí)防護(hù)。
CN3717控制電路：CN3717是PWM降壓模式鉛酸電池充電管理集成電路，獨(dú)立對(duì)鉛酸電池充電進(jìn)行自動(dòng)管理，CN3717具有涓流，恒流，過充電和浮充電的幾個(gè)模式。非常適合鉛酸電池的充電，特別是在陰雨天太陽光照不足的情況下，也能充分對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，保證照明系統(tǒng)的正常使用。同而提高太陽電池板的效率。
蓄電池：作為太陽能照明系統(tǒng)的儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，白天蓄電池將太陽能電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，到夜間再轉(zhuǎn)換回電能輸出到照明負(fù)載。全天中智能控制器的電源一直由蓄電池供給。本設(shè)計(jì)采用的是12 V，4 A免維護(hù)蓄電池，過充過放保護(hù)裝置，有效地保護(hù)蓄電池的使用壽命。
LED照明系統(tǒng)：本設(shè)計(jì)采用的是超亮LED，每個(gè)LED的功率只有0．6 W，但亮度超過100 LM，相當(dāng)于日光燈10 W的光通量，多棱角折射PC面罩，時(shí)光元更透徹、不刺眼。即使在陰雨天電池達(dá)不到充分充電的情況下低功率的LED燈也能持續(xù)的工作。

2 太陽能控制電路設(shè)計(jì)
太陽能控制電路是控制太陽能電池方陣對(duì)鉛酸蓄電池充電以及蓄電池給負(fù)載供電的自動(dòng)控制電路。它對(duì)蓄電池的充，放電條件加以規(guī)定和控制，是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分。
本文設(shè)計(jì)的充電控制器用CN3717芯片作為主控器件，通過涓流，恒流，過充電和浮充電四種模式對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)性充電。如圖2所示為CN3717控制電路。