自適應(yīng)單純太陽能路燈控制器系統(tǒng)設(shè)計

3）在線檢測電量

在太陽能路燈工作開始之前檢測出剩余電量，采用交流壓降內(nèi)阻測量法測得內(nèi)阻值，通過查做好的數(shù)據(jù)表，并進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，得到對應(yīng)的電量值。

給電池施加一個固定頻率和固定電流（日前一般使用l kHz頻率、50 mA小電沆），然后對其電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運(yùn)放電路計算出該電池的內(nèi)阻值。圖4為在線測量剩余電量硬件框圖。

圖4 在線測量剩余電量硬件框圖

2.2.2充電量計算

充電量是通過太陽能電池板接收輻射強(qiáng)度和電池板面積計算得到的。太陽能電池板接收輻射強(qiáng)度為單日輻射強(qiáng)度與sin a的乘積，其中a為正午太陽輻射與電池板的平均夾角。電池板面積可參考配置計算部分的內(nèi)容，并且經(jīng)過優(yōu)化得到的。

2.2.3剩余電量計算
　　通過計算電流在時域上的積分，可得出電量變化值，在路燈工作前檢測到的電池電量作為初始電量，則剩余電量為初始電量減去電量變化值。同時通過對MPPT電路的輸出電流做積分，作為電量變化的校正值，從而得到較準(zhǔn)確的剩余電量值。圖5為剩余電量計算流程圖。

圖5 剩余電量計算流程圖
　　1）Zighee無線通訊系統(tǒng)連網(wǎng)
　　保證整條路的路燈的開，關(guān)時間一致，馬路亮度均勻，保證駕駛安全，避免駕駛員視覺疲勞；實(shí)時傳送數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制：在線軟件升級，降低維護(hù)及調(diào)試成本：待機(jī)睡眠，降低系統(tǒng)功耗。將Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于蓄電池牛產(chǎn)過程中的充放電參數(shù)檢測中，將極大地提高產(chǎn)品測試的靈活性和可靠性，對提高蓄電池牛產(chǎn)質(zhì)量和效率具有重要意義問。
　　2）模塊化可擴(kuò)展性
　　設(shè)計的控制器的供電系統(tǒng)可以是模塊化的，設(shè)計采用恒流充電方式，所以電池板可擴(kuò)展，LED模組可根據(jù)系統(tǒng)功率進(jìn)行并聯(lián)擴(kuò)展。
　　根據(jù)如上計算，具體設(shè)計框圖如圖6所示，為太陽能路燈控制系統(tǒng)硬件框架。圖7為太陽能路燈控制系統(tǒng)電路原理圖。

圖6 太陽能路燈控制系統(tǒng)硬件框架

圖7 太陽能路燈控制系統(tǒng)電路原理圖

3 自適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器設(shè)計方案模擬
　　開關(guān)燈的時間根據(jù)天安門升降旗時間而定，如表1所示，全年最長點(diǎn)燈時長茌12月為14.52小時，最短為9.13小時。照明時間分為3個時段，第一個時段從當(dāng)天天安門降旗時刻開始，為5個小時，第二個時段到早上5點(diǎn)，第三個時段從5點(diǎn)到滅安門升旗時刻，燈光亮度各時段權(quán)重比為5:2:3,如果以100 W光源為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，則光源功耗最大為1.068 5 kW-h。
　　表1 照明策略基準(zhǔn)參數(shù)

　　圖8顯示根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)得m的各月太陽能電池板面積排列柱形罔，從而可以選定電池板的面積為柱形途中的拐點(diǎn)處2月的畫積值，太陽電池板面積為2.2 IT12.蓄電池為115 Ah.這樣選擇的原因是這樣可以保證全年85%的照明時間，剩下的15%為過放，不過要給白適應(yīng)調(diào)節(jié)留下一個調(diào)節(jié)余量，所以選擇以2月數(shù)據(jù)計算fn的太陽能面積的值，即2.216 2 m2,過放的情況為3個月，過放比率為25%,從而有100/e的調(diào)節(jié)空間。

圖8 各月太陽能電池板對應(yīng)面積排列柱形圖

4 結(jié) 論
　　白適應(yīng)單純太陽能供電路燈控制器的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了以MPPT電路為控制核心的智能太陽能路燈控制器，具有外圍電路簡單，可靠性高的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了太陽能電池的最大功率點(diǎn)跟蹤，采用了合理的蓄電池充放電策略，實(shí)現(xiàn)算法簡單，既提高了太陽能電池板的使用效率，又延長了蓄電池的使用壽命，對于個別過分欠充、過充燈根據(jù)問題加大、減小電池板面積，更換電池或燈珠，根據(jù)每盞路燈的實(shí)際情況靈活調(diào)整其配置，可使每盞燈都工作在最佳狀態(tài)，不但保證了正常照明，而且避免了資源浪費(fèi)，也降低了產(chǎn)品造價，具有一定的參考和推廣應(yīng)用價值。