風光互補路燈控制器的改進

鄭 亞

（廣東機電職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510515）

0 前言

隨著科技的發(fā)展，我們的生活變好了，但是我們周圍的環(huán)境越來越差，而且自然界中一次性能源也越來越少，這樣就被迫我們要去尋找新的能源。智能路燈控制系統(tǒng)和風能在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上都有很好的互補特性。由于風能和太陽能的隨機性、間歇性，為滿足穩(wěn)定、持續(xù)的給路燈供電的需要，而新的智能路燈控制系統(tǒng)單一化的使用卻不能解決我們所面臨的問題，能源的合理利用也越來越成為世界各國研究的主題。

1 概述

風光互補路燈控制器是集風能、太陽能控制于一體的智能控制器，專門為高端的小型風光互補系統(tǒng)設(shè)計，特別適用于風光互補路燈系統(tǒng)和風光互補監(jiān)控系統(tǒng)。能同時控制風力發(fā)電機和太陽能電池板對蓄電池進行安全高效的智能充電。風光互補路燈智能控制器還提供了太陽能電池防反沖、太陽能電池接反、蓄電池過充電、蓄電池過放電、蓄電池接反、蓄電池開路、風機自動剎車和手動剎車等多種保護。

2 工作原理

風光互補型智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計，此系統(tǒng)可將風能與太陽能合理的結(jié)合互補，智能路燈控制系統(tǒng)是利用太陽能組件的光生伏特效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換為電能，以及風力發(fā)電將風能轉(zhuǎn)化為電能，并儲存在蓄電池中供負載使用，它是集太陽能光伏技術(shù)、風能發(fā)電技術(shù)、蓄電池技術(shù)、照明光源技術(shù)于一體的新興技術(shù)。

風光互補路燈控制器包含風電控制單元、光電控制單元和蓄電池充放電控制單元三部分，可根據(jù)日照強度、風力大小及負載的變化、蓄電池的充電情況控制發(fā)電組、太陽電池陣列的運行方式和開斷情況，不斷對蓄電池的工作狀態(tài)進行控制和調(diào)節(jié)，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量按蓄電池的特性曲線對蓄電池組進行充電，當所發(fā)的電不能滿足負載需要時，控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當蓄電池所儲存的電能放完時，控制器要控制蓄電池不被過放電，保護蓄電池。從而保證負載的正常供電及系統(tǒng)各個部分的安全運行和整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

下面為風光互補控制器結(jié)構(gòu)：

3 性能及特點

3.1 風機智能升降壓

當風機電壓低于蓄電池電壓時，自動啟動升壓模塊，將風機電壓升到能充電電壓。

當風機電壓高于蓄電池電壓時，為了獲取最大功率，自動啟動降壓模塊。

3.2 風機最大電流跟蹤（MCT)和最大功率跟蹤(MPPT)

當風機處于微風情況下，負載將會使風機轉(zhuǎn)速下降，從而降低風機功率輸出。通過最大電流跟蹤和最大功率跟蹤控制，吧風機輸出穩(wěn)定在風能利用的最大平衡點，與升降壓電路相結(jié)合，進而提高風能利用率。

3.3 風機，負載阻抗匹配自適應(yīng)

由于風力發(fā)電機，蓄電池，負載都存在內(nèi)阻，根據(jù)組抗匹配原理，只有輸入阻抗等于輸出阻抗，功率利用最大。通過采用阻抗匹配自適應(yīng)，最大限度提升能源利用率。

3.4 風機開路與卸荷結(jié)合控制方式，過轉(zhuǎn)速，過電壓，過電流限制

當風機和太陽能電流大限流點，蓄電池電量較高時，減小充電回路的PWM 占空比直至完成蓄電池充電。當完成充電后，斷開充電回路，使風力發(fā)電機空載，為了防止風力發(fā)電機飛車，通過提供過轉(zhuǎn)速限制和過壓限制，一旦風機超過設(shè)定轉(zhuǎn)速或設(shè)定電壓，控制器自動啟動PWM 智能卸載。從而避免了風機長期工作在卸荷轉(zhuǎn)臺，延長風機和控制器壽命。

3.5 蓄電池最大電流智能限流

可根據(jù)實際情況，客戶可以設(shè)置當前使用蓄電池容量，本控制器可根據(jù)客戶所設(shè)置的參數(shù)，智能計算充電最大電流，從而延長蓄電池壽命。

3.6 風機，太陽能智能互補，獨立發(fā)電

采用雙路獨立充電，智能互補，當完成充電后，光法電池采用開路保護，風機此阿勇開路過壓保護，過轉(zhuǎn)速，過流保護。

3.7 可手動剎車

3.8 可風機充電手動使用

3.9 可光伏充電手動使用

3.10 可負載充電手動使用

3.11 RS232/RS485 實時通訊

可通過串口通信，實現(xiàn)計算機對整個系統(tǒng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。

3.12 可支持串口升級程序

3.13 脈寬調(diào)制（PWM）無級卸載

可以分千個階段進行卸載，邊對蓄電池充電，邊把多余的能量卸除，延長蓄電池的使用壽命。

3.14 上位機，下位機雙向設(shè)置

3.15 LFCD 多級菜單顯示，智能按鍵設(shè)置

支持多級菜單查看，可自行設(shè)置多個參數(shù)，并伴有按鍵音，人性化設(shè)計。

4 總結(jié)

通過改進可以看出，風光互補路燈控制器實現(xiàn)了智能化，模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，功能強大，顯示直觀，具有完善的保護功能。具有充電效率高，空載損耗低，系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，使用壽命長，具有較高性價比等優(yōu)點。

［1］楊金煥，于化叢，葛亮.太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2009，1（1）.

［2］鄭軍.光伏組件加工與檢測技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2010，9（1）.

［3］王志新.風光互補技術(shù)及應(yīng)用[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2009，2.

［4］肖貴賢，汪有源.風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].中國科技信息，2009，22.