太陽能LED路燈照明系統(tǒng)采用市電互補(bǔ)方式，對推廣太陽能LED路燈的應(yīng)用有著現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。為了實(shí)現(xiàn)太陽能LED路燈的市電互補(bǔ)控制，設(shè)計(jì)了一種市電互補(bǔ)LED太陽能路燈控制器。該控制器以ARM處理器為核心，通過對蓄電池電壓、太陽能電池電壓、環(huán)境溫度等參數(shù)進(jìn)行采樣，進(jìn)入ARM運(yùn)算決策，可實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償修正的高準(zhǔn)確控制，且具備蓄電池選擇功能及市電供電自動切換功能。該控制器應(yīng)用于路燈改造，既可以減少一次性投資，又可以取得顯著的節(jié)能減排效果。
太陽能作為一種“取之不盡、用之不竭”的綠色、清潔能源，正迅速得到廣泛應(yīng)用。LED具有體積小、堅(jiān)固耐用、耗電量低、使用奉命長、環(huán)保、光色性能好等特點(diǎn)。太陽能電池輸出的是直流電，而LED也是直流驅(qū)動光源，兩者易于匹配，可獲得很高的利用率，又降低成本，所以LED太陽能路燈越來越受到人們的重視。
由于太陽能受天氣因素的制約比較大，太陽光照射分布密度小，受光時間、強(qiáng)度大小具有隨機(jī)性間歇性，要保證太陽能電池輸出電壓的穩(wěn)定，就需要用蓄電池來儲存電能，在白天有陽光時對蓄電池充電，晚上蓄電池給負(fù)載放電。若考慮連續(xù)陰雨天氣，對蓄電池容量要求就更大，太陽能電池組容量就越大，成本也就越高。太陽能LED路燈照明系統(tǒng)采用市電互補(bǔ)方式可較好地解決這個矛盾，對推廣太陽能LED路燈的應(yīng)用有著現(xiàn)實(shí)和經(jīng)濟(jì)意義。
1、市電互補(bǔ)LED太陽能路燈系統(tǒng)的組成
所謂市電互補(bǔ)LED太陽能路燈系統(tǒng)，就是以太陽能電池發(fā)電為主，以普通220V交流電補(bǔ)充電能為輔的LED路燈照明系統(tǒng)，采用此系統(tǒng)，光伏電池組和蓄電池容量可以設(shè)計(jì)得小一些，基本上是當(dāng)天白天有陽光，當(dāng)天就用太陽能發(fā)電同時給蓄電池充電，到天黑時蓄電池放電把負(fù)載LED點(diǎn)亮。在我國大部分地區(qū)，全年基本上都有2/3以上的晴好天氣，這樣該系統(tǒng)全年就有2/3以上的時間用太陽能照亮路燈，剩余時間用市電補(bǔ)充能量，既減小了太陽能光伏照明系統(tǒng)的一次性投資，又有著顯著的節(jié)能減排效果，是太陽能LED路燈照明在現(xiàn)階段推廣和普及的有效方法。
LED太陽能路燈系統(tǒng)如圖1所示，由太陽能電池、路燈控制器、蓄電池、市電供電、開關(guān)電源和LED路燈等五部分組成。其中，路燈控制器是整個系統(tǒng)的控制核心，用于對蓄電池的充放電控制、LED路燈的亮滅控制、市電供電的自動切換控制及相關(guān)保護(hù)控制等；太陽能電池用于把太陽能轉(zhuǎn)換成電能，并且路燈控制器通過采集太陽能電池電壓的大小來判斷是白天還是黑夜；蓄電池是整個系統(tǒng)的儲能設(shè)備，白天時太陽能電池給蓄電池充電，晚上或陰雨天時LED路燈由蓄電池來供電，并且路燈控制器可以采集蓄電池電壓，當(dāng)蓄電池供電不足時切換至市電供電。
圖1 市電互補(bǔ)LED太陽能路燈系統(tǒng)
2、路燈控制器硬件設(shè)計(jì)
太陽能路燈控制器的硬件框圖如圖2所示，它主要由電源輸入、數(shù)據(jù)采集顯示控制、ARM處理器、輸出部分組成。控制器以ARM處理器為核心，通過ARM微處理器對蓄電池電壓、太陽能電池電壓、環(huán)境溫度等參數(shù)進(jìn)行采集，ARM運(yùn)算決策，選擇符合蓄電池特性的溫度補(bǔ)償參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確控制，同時，采用智能高效的PWM模糊充電方式對蓄電池進(jìn)行充電，保證蓄電池工作在最佳狀態(tài)。控制器帶有按鍵、顯示電路，可以方便地設(shè)置運(yùn)行模式和運(yùn)行參數(shù)，同時顯示電路也可直觀地顯示當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。
圖2 太陽能路燈控制器的硬件框圖
