风光互补LED路灯控制器的设计说明

1、风光互补LED路灯控制器设计概括随着社会的不断进步，人们开始意识到矿产资源的短缺，因此新能源的开发利用变得更加重要。其中，太阳能和风能是最重要的两种资源，无污染，资源丰富。本文主要介绍了产生新能源的必要性以及风能和太阳能快速发展的背景。其次，风光互补和风光互补的技术原理、技术结构和技术优势是什么，风光互补系统的组成，风光互补路灯的优势。然后介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理，风光互补路灯控制器的结构图和电路原理图.关键词：控制器，工作原理，路灯，风能，太阳能目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc339529191 HYPE

2、RLINK l _Toc339529192 一、简介 PAGEREF _Toc339529192 h 1 HYPERLINK l _Toc339529193 2.风光互补概述 PAGEREF _Toc339529193 h 1 HYPERLINK l _Toc339529194 2.1。风光互补技术原理 PAGEREF _Toc339529194 h 2 HYPERLINK l _Toc339529195 2.2.风光互补 PAGEREF _Toc339529195 h 2的技术构成 HYPERLINK l _Toc339529196 2.3.风光互补技术优势 PAGEREF _Toc3395

3、29196 h 2 HYPERLINK l _Toc339529197 2.4.风光互补典型案例 PAGEREF _Toc339529197 h 3 HYPERLINK l _Toc339529198 3.风光互补系统 PAGEREF _Toc339529198 h 3 HYPERLINK l _Toc339529199 3.1。风光互补系统组成 PAGEREF _Toc339529199 h 3 HYPERLINK l _Toc339529200 3.2.风光互补路灯的优势 PAGEREF _Toc339529200 h 3 HYPERLINK l _Toc339529201 4.风光互补控

4、制器 PAGEREF _Toc339529201 h 5 HYPERLINK l _Toc339529202 4.1。风光互补控制器概述 PAGEREF _Toc339529202 h 5 HYPERLINK l _Toc339529203 4.2.风光互补控制器的特点和功能 PAGEREF _Toc339529203 h 5 HYPERLINK l _Toc339529204 4.3.风光互补路灯控制器结构 PAGEREF _Toc339529204 h 6 HYPERLINK l _Toc339529205 4.4.风光互补控制器示意图 PAGEREF _Toc339529205 h 7

5、HYPERLINK l _Toc339529206 4.5.风光互补控制器工作原理 PAGEREF _Toc339529206 h 7 HYPERLINK l _Toc339529207 总结 PAGEREF _Toc339529207 h 11 HYPERLINK l _Toc339529208 到 PAGEREF _Toc339529208 h 12 HYPERLINK l _Toc339529209 参考文献 PAGEREF _Toc339529209 h 131 简介随着科学技术的不断发展，对能源的需求越来越大。目前我们使用的能源基本上是矿物能源，但是这种化石燃料的燃烧造成环境污染，导

6、致全球变暖，冰山融化，海平面上升等自然灾害频发，能源危机迫在眉睫，出现新能源尤为重要，新能源已成为未来世界的主要能源之一。其中，风能、太阳能等清洁能源因无污染而备受人们关注。作为未来能源，太阳能和风能是一种非常理想的清洁能源。近年来，由于人们对能源和环境问题的日益关注，太阳能和风能的应用和推广越来越受到人们的重视。如果太阳能和风能能够合理利用，将为人类提供充足的能源。对于太阳能和风能技术来说，照明应用并不是最重要的应用领域，也不是最能体现应用优势的领域。直觉的。在目前的技术水平上，作为能源的太阳能和风能技术成本高、效率低是无法回避的问题，特别是在单一照明应用中，如果不结合LED技术，常规设计太

7、阳能和风能照明系统。 ，经常面临系统转换效率低、经济效益差的问题。 LED由于其低能耗和直流运行等优点，已成为风光互补路灯照明光源的理想产品。就目前的技术和政策而言，我国太阳能和风力发电技术最有希望快速推广应用的领域是风光互补LED路灯工程。 LED是一种可以将电能转化为光能的半导体发光器件，属于固态光源。在通用照明领域，LED照明具有体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、易控制、耐各种恶劣环境条件等优点，是典型的绿色照明光源。尤其是随着大功率白光LED的研发成功，在照明领域的应用更加广泛。 LED作为结合风光互补发电技术的新型固态绿色光源，应用于路灯领域。它是可再生能源和高科技固态绿色光源

8、的结合。与其他功率转换技术和照明技术相比，LED更符合产业政策和市场推广应用。风光互补性概述风光互补是一套发电应用系统。该系统使用太阳能电池阵列和风力涡轮机（将交流电转换为直流电）将产生的电能存储在电池组中。当用户需要用电时，逆变器将储存在电池组中的直流电转换成交流电，通过输电线路输送给用户的负载。它是风力涡轮机和太阳能电池阵列两种发电设备的组合。其中风光互补电站主要针对远离大电网、处于无电、稀疏状态的通信基站、微波站、边防哨所、偏远牧区、无电户、海岛等地区。人口稠密，电力负荷低，交通不便。利用该地区丰富的风能和太阳能建造的经济实用的发电站。2.1。风光互补技术原理风光互补是一套发电应用系统。

9、该系统使用太阳能电池阵列和风力涡轮机（将交流电转换为直流电）将产生的电能存储在电池组中。当用户需要用电时，逆变器将储存电池。将组内存储的直流电转换成交流电，通过输电线路输送给用户负载。它是风力涡轮机和太阳能电池阵列两种发电设备的组合。风光互补电站采用风光互补发电系统。风光互补电站系统主要由风力发电机、太阳能电池阵列、智能控制器、电池组、多功能逆变器、电缆、支架及辅助部件组成发电系统。 ，并网电力馈入常规电网。夜间和雨天使用风力发电，晴天使用太阳能。在风能和太阳能同时发挥作用的情况下，实现全天候发电的功能，比单独使用风力发电机和太阳能更加经济、科学、实用。 .适用于道路照明、农牧业、种植业、养殖

10、业、旅游、广告、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、军队边防哨所、通信中继站、公路铁路信号站、地质勘探和现场巡检工作站等用电不便的区域。2.2.风光互补技术构成1、发电部分：由一台或多台风力发电机组和太阳能电池板矩阵组成，完成风电转换；光，并通过充电控制器和直流中心完成电池组的自动充电。2、蓄电部分：由多块电池组成，完成系统所有的蓄电任务。3、充电控制器及直流中心部分：由风光互补充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接与组合，自动控制电池组的充电。4、电源部分：由一个或多个逆变电源组成，可将电池中的直流电转换成标准的220V交流电，为各种电器供电。2.3.风光互补的技

11、术优势风光互补发电系统由太阳能光伏板、小型风力发电机、系统控制器、电池组和逆变器组成。发电系统各部分容量的合理配置对于保证发电系统的可靠性非常重要。由于太阳能和风能的强互补性，风光互补发电系统在资源方面弥补了风电和光伏独立系统的资源不足。同时，风电和光伏系统可以在电池组和逆变器中通用，因此可以降低风光互补发电系统的成本，系统成本趋于合理。2.4.风光互补典型案例2009年，中国兵器装备集团自主研发了一套具有国家先进水平的40千瓦风光互补电站。风光互补电站成功建成投运。该系统由兵工装备集团自主研发生产，具有完全自主知识产权。除实现风光互补发电外，还具有以下三大优势：一是高精度实时跟踪太阳位置，使

12、得光伏系统日发电量高于传统固定系统.它增加了30以上；二是自主研发的并网逆变器技术先进，部分指标达到国际领先水平，保证电站可靠高效运行；三是采用风光互补的调度控制系统，实现灵活并网发电，减少对电网的影响。这标志着兵工装备集团成功进入风电和新能源领域，同时拥有太阳能和风能两大绿色能源产业。奠定了坚实的基础。3.风光互补系统3.1。风光互补系统组成风光互补路灯系统充分利用风能和太阳能为路灯供电，无需外接电网。该系统具有风能和太阳能产品的双重优势。它由风能和太阳能协同产生，电能储存在电池中。无需人工操作即可自动感应外界光线的变化。主要适用于道路供电和景观照明。风光互补路灯系统主要由风力发电机组、太阳

13、能电池板、风光互补路灯控制器、风光互补专用电池、LED路灯光源等几个主要部件，以及灯杆、太阳能电池板组成。支架和其他相关配件。一种以太阳能环保能源为动力的新型节能路灯系统。风力涡轮机和太阳能电池板充分利用风能和太阳能资源，为街道照明系统提供源源不断的能源。当夜幕降临时，路灯控制器向LED光源发出照明指令，LED风光互补路光源通过蓄电池中储存的电能自动点亮。当LED风能-太阳能光源的点亮时间达到控制器预设的时间时，LED光源自动关闭，从充电到开灯再到关灯，整个过程完全由控制器自动完成风光互补路灯控制器，无需人工干预。3.2、风光互补路灯的优势传统单一的风能或太阳能发电系统会在特定时间造成我国大部

14、分地区能源部的枯竭，采用风光互补可以解决单一能源的短缺问题。知道大部分城市，我国几乎没有风与景互补的路灯。现在路灯已经成为我们城市建设不可缺少的设施。但是，我国目前使用的大多是单一的传统电源。城市的发展，道路的建设，路灯的架设，多么巨大的能源消耗，在这个能源紧缺的时代，怎么能消耗这么大？寻找在不影响城市发展的情况下降低能源消耗的新措施，需要寻找替代能源。这也成为了我写题目的一个重要关键。根据以上介绍，我们也可以对风光互补能源有一个初步的了解。使用不浪费大量能源、不污染环境的新型路灯，已成为我们新城环保低碳生活的普遍诉求。风电和光伏系统都有一个共同的缺陷，就是资源的不确定性导致发电和用电不平衡。

15、风电和光伏系统都必须使用电池储能来稳定供电，但日常发电受天气影响。很大，会导致系统的电池组长期处于断电状态，这也是降低电池组使用寿命的主要原因。风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷和资源状况合理配置系统容量，可以保证系统供电的可靠性，降低发电系统的成本。无论什么样的环境，什么样的用电要求，风光互补发电系统都能做出最优的系统设计方案，满足用户的要求。应该说风光互补发电系统是最合理的独立发电系统。目前，推广风光互补发电系统的最大障碍是小型风力发电机组的可靠性。LED风光互补路灯与传统路灯相比，具有以下优势：昼夜发电，智能控制，节能减排，独立发电，安装简单，符合节能社会的发展方向。节能减排，集约环

16、保，后期无大额电费。资源节约型、环境友好型社会成为大势所趋。与传统路灯相比，风光互补路灯以自然界中可再生的太阳能和风能为原料，不消耗任何燃料，间接将空气中的污染降至零。从长远来看，对环境的保护是不言而喻的，也免除了后期大量电费的成本。免电缆敷设工程，无需建设大量供电设施。市电照明工程作业程序复杂，电缆沟开挖、暗管铺设、穿管、回填等基础工程需要大量人工。金融资源。风光互补路灯则不然。每个路灯都是独立个体，无需铺设电缆，无需大型电气设备，节省人力和财力。个别损坏不影响大局，不受大面积停电影响。由于常规路灯是通过电缆连接的，很可能因个别问题影响整个供电系统；风光互补发光电路灯的情况并非如此。分布式独

17、立发电系统，个别损坏不会影响其他路灯的正常运行，即使发生大面积停电也不影响照明，不可控损失大大降低。节省大量的电缆费用，避免电缆被盗的损失。在电网不通的偏远地区安装路灯，布线安装成本高，盗窃严重。一旦被盗，将影响整个电力输出，造成巨大损失。使用风光互补路灯就不会有这个顾虑。每个路灯都是独立的，无需电缆连接。即使发生盗窃，也不会影响其他路灯的正常运行，将损失降到最低。智能控制，免人工操作，施工简单，维护方便。风光互补路灯采用智能控制器控制，可分为时间控制和光控两种自动控制方式，既安全又经济；自身独立供电系统，不受大面积电路建设的干扰，工艺简单，建设工期简单。更短且更易于维护。4.风光互补控制器4

18、.1。风光互补控制器概述风光互补控制器专为风能和太阳能发电系统设计；它是集风能控制和太阳能于一体的智能控制器。充分利用风能和太阳能资源发电，可以减少因使用单一能源可能造成的电力供应短缺或不平衡。该设备不仅可以将风力发电机和太阳能电池板的电能高效转换为电池充电，还可以提供强大的控制功能。风光互补路灯控制器是风光互补路灯系统中最重要的组成部分，在下达订单和与其他组成部分配合方面起着主要作用。自动功率跟踪、自动负载放电、过充过放保护功能于一体，性能稳定可靠，赢得了客户的一致好评。太阳能电池板采用目前转换率最高的单晶硅太阳能电池板，大大提高了太阳能的发电效率，有效改善了风能资源不足时因转换率不足而导致

19、的太阳能电池板。正常照明的问题。舜能风光互补路灯采用高性能大容量免维护铅酸蓄电池，为风光互补路灯提供充足的电力，保证了LED风光互补路灯在阴天的点亮时间和阴雨天，大大提高了系统的稳定性。4.2.风光互补控制器的特点和功能采用先进的MPPT功率跟踪技术，可通过电脑远程监控，软件升级及参数设置，在时间控制模式下自动学习天黑时间，到指定时间自动开灯，带晨光功能，液晶显示屏和指示灯显示互补风光控制器运行状态，具有2路独立负载输出功能，具有风机智能停机系统。(1)高性能智能风光互补控制器的主要特点：采用先进的MPPT功率跟踪技术，确保风能和太阳能的最高利用率，远程电脑监控，软件升级和参数设置，智能软件控

20、制，精确控制，具有风力发电机智能停机系统，具有温度传感器自动识别功能，良好人机界面，LCD及指示灯显示风光互补控制器运行状态，并自动累计输出功率（2）高性能智能风光互补控制器的主要功能：一个。白天检测太阳能电池板的电压和电流，通过MPPT算法跟踪太阳能电池板的最大输出功率点，使太阳能电池板以最大输出功率给电池充电，控制太阳能电池的充电方式电池;湾。控制光电互补自动转换，控制电池夜间放电，驱动LED负载照明；在阳光不足或阴雨天气下，当电池放电电压达到最低电压时，可自动切换市电为LED路灯供电；C。对电池实施过放保护、过充保护、短路保护、反接保护和极性保护；d。控制LED灯的开关，通过外部环境监测

21、，可以控制LED灯的开关时间。4.3.风光互补路灯控制器结构图图 1 风光互补路灯控制器结构示意图4.4.风光互补控制器示意图风光互补LED路灯控制器示意图如图2所示：图2 风光互补路灯控制器示意图4.5.风光互补控制器工作原理在风光互补LED路灯中，控制器主要包括风电控制单元、光电控制单元和电池充放电控制单元三部分。控制部分根据日照强度、风力和负载的变化以及电池的充电状态，控制风力发电机和太阳能电池阵列的运行模式和断开，不断切换和调整电池组的工作状态.后者的电能直接送到直流负载。另一方面，多余的电能被送到电池组进行储存。当发电量不能满足负载需要时，控制器将蓄电池的电能送至负载，保证负载的正常

22、供电，保证系统各部分的安全运行和整个系统的连续性和稳定性。控制器由一些电子元件组成，如电阻、电容、半导体器件、继电器等。简单地说，控制器就是一个“开关”。对于风力发电部分，当风力发电机产生的交流电经过整流后，如电池电压低于系统设定的电压时，控制器开启充电电路，风力发电机给电池充电.当电压高时，充电控制开关电路关断，风力发电机停止对蓄电池充电，防止蓄电池过充。但根据电池的充电特性，此时电池电压会缓慢下降。为防止电池充电不足，当电压下降到一定值时，充电控制开关打开，对电池进行自动补充充电。这种状态一直保持。直到下一次充电保护。控制器是整个风光互补LED路灯管控的关键部件。它最大的作用就是对电池进行

23、全面管理。一个高性能的控制器应该根据电池的特性来设置各种关键参数点，比如电池寿命。充电点、过放点、恢复连接点等。选择控制器时，要特别注意控制器恢复连接点的参数。由于电池具有电压自恢复特性，当电池处于过放状态时，控制器会切断负载，电池电压将恢复。如果控制器的参数点设置不当，可能会缩短电池和用电负载的使用寿命。风光互补LED路灯中的控制器必须具备电池过充保护、过放保护、防反接等保护功能。在温差较大的地方，控制器还应具有温度补偿、光控和时间控制功能，并应具有夜间自动切负荷功能，便于延长路灯在阴天和阴天的工作时间。雨天。对于风光互补LED路灯的设计，成败往往取决于控制器的选型和设计。没有性能好的控制器

24、，就不可能有性能好的HLED路灯。控制器防反充电功能的实现方法是在发电电路中串联一个二极管，防止反充电。这个二极管应该是肖特基二极管，肖特基二极管的压降比普通二极管低。此外，还可以使用场效应晶体管来防止反向充电，其管压降低于肖特基二极管。控制器的防过充控制功能是通过在输入回路中串联或并联一个泄放晶体管实现的，电压鉴别电路控制晶体管的开关，将风光互补发电部分产生的干扰能量排出。通过三极管保证没有过电压给电池充电。控制器防过放功能的实现方法是设置放电截止电压。由于风光互补LED路灯的负载功率相对于电池以较小的速率放电，因此放电截止电压不宜过低。由于电池电压控制点随环境温度而变化，因此风光互补LED

25、路灯的控制器应具有温控参考电压。对于单节铅酸电池，为-3-7mV/，通常为-4mV/。控制电路是指控制主电路的控制回路，通常包括检测电路、驱动电路和保护电路。本文选用美国Microchip公司开发生产的PIC16F877A单片机作为控制芯片。由于其运算速度等性能高于普通微控制器，价格低于高级信号处理器（DSP），因此得到广泛应用。 PIC16F877A 具有以下功能和特性：（1）属于精简指令集（RISC）的计算机结构，只有35条汇编语言指令，每条指令固定为14位长；(2)采用哈佛总线结构，可灵活设计其程序存储器、数据存储器和堆栈；(3) 工作频率从DC到20MHz，具有上电复位和断电锁定复位两

26、种复位功能；（4）3个定时器（Timer），除了最基本的定时器功能外，还有捕捉、比较、产生PWM信号等功能；(5) 12个外部中断源，共享一个中断向量（位于程序存储器004H）；(6) RS232串行通讯接口；(7) 8个8位模数转换器(A/D)；（8）采用Flash程序存储器芯片，产品可多次烧写，芯片程序可随意擦写；(9) I/O口负载驱动能力强，输出引脚可驱动2050mA的负载。另外，PIC16F877A单片机外围电路简单，驱动能力强，寻址空间设计简单，码压风光互补控制器，需要控制太阳能电池板的输出电压，风力发电机的整流输出电压，电池端电压、光伏充电电流和风力发电。实时检测发电量和充电电流

27、等，可实现控制功能。由于太阳能电池板、风力发电机、蓄电池的电压检测电路在设计上基本相同，电流检测电路也基本相同，本文只介绍电池的电压检测和电流检测电路，以及它们的特点。高电收缩率。这些功能和特点足以满足通用控制器的各种应用需求。风光互补路灯控制器利用太阳能电池的光伏效应原理。白天，太阳能电池吸收太阳光子能量产生电能，通过控制器储存在电池中。当夜幕降临或光伏板周围光线不足时，电池通过控制器将光源送出，并在设定的时间后切断电源。控制器采用PWM无级卸荷方式，控制风扇和太阳能电池对电池进行智能充电。当太阳能电池板和风力涡轮机产生的功率超过电池的存储容量时，控制系统必须将多余的能量耗散掉。常用的控制方

28、法是连接整个卸载。这时候电池一般都没有充满电，而是在卸载过程中消耗掉了全部的能量，造成能量的浪费。其他人使用分阶段连接和卸载。阶段越多，控制效果越好，但一般只能达到五六级左右，所以效果还是不理想。最好的控制方式是采用PWM（脉宽调制）方式进行无级卸载，可以达到上千级卸载。因此，在正常卸载条件下，可以保证电池电压始终稳定在浮充电压点，只有多余的电能释放到卸载。因此，保证了最佳的电池充电特性，使电能得到充分利用。由于电池只能承受一定的充电电流和浮动电压，过流过压充电会对电池造成严重损坏。 WIN POWER控制器通过单片机实时检测电池的充电电压和充电电流，通过控制风扇的充电电流和光伏充电电流来限制

29、电池的充电电压和充电电流，确保电池可以充满电而不会损坏。从而保证电池的使用寿命。WIN POWER控制器采用液晶显示电池电压和充电电流，让用户直观了解电池电压状态，从而使产品设计更加人性化。数字化智能控制，核心器件由功能强大的单片机控制，外围电路结构简单，控制方式和控制策略灵活强大，从而保证了卓越的性能和稳定性。此外，WIN POWER控制器具有完善的保护功能，包括：防雷击、太阳能防反充、过压自动制动、电池反接和开路保护等。核心控制元件采用美国原装单片机，功率器件采用优质美国原装IR器件。该器件充电效率高，空载损耗低。大量实践证明，该系统安全、稳定、可靠、使用寿命长。具有很高的性价比。总结通过

30、本次课程设计，我了解到风光互补是一种发电应用系统。该系统使用太阳能电池阵列和风力涡轮机将产生的电能存储在电池组中。当用户需要用电时，逆变器将储存在电池组中的直流电转换成交流电，通过输电线路输送给用户的负载。风光互补控制器专为风能和太阳能发电系统设计；它是集风能控制和太阳能于一体的智能控制器。首先介绍了产生新能源的必要性和风能、太阳能快速发展的背景。其次，风光互补和风光互补的技术原理、技术结构和技术优势是什么，风光互补系统的组成，风光互补路灯的优势。然后介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理，风光互补路灯控制器的结构图和电路图。设计方案主要利用无污染、资源丰富的新能源，将受到现代人的欢迎，具有良好的发展前景。缺点是有些设计结构不够完善，希望通过以后的努力，逐步完善这个方案。至本课程设计是我大学的最后一门课程设计。对我来说，是对这个专业有了更深的了解。在此期