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小型风光互补路灯控制器—毕业论文
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风光互补路灯控制器的改进
郑　亚（广东机电职业技术学院，广东 广州 510515）【摘　要】随着新能源的崛起，风能与太阳能成为了新时代的潮流，风光互补路灯已经广泛应用在市政道路、公园景区、高速公路、工业园区等地方。而风光互补控制器则是路灯系统中最核心的部件，其性能影响到整个系统的寿命和运行稳定性。主要介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的工作原理及结构图，风光互补控制器改进应具备哪些的功能及特点。教育期刊网 关键词 控制器；工作原理；功能；特点0　前言随着科技的发展，我们的生活变好了，但是我们周围的环境越来越差，而且自然界中一次性能源也越来越少，这样就被迫我们要去寻找新的能源。智能路灯控制系统和风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性。由于风能和太阳能的随机性、间歇性，为满足稳定、持续的给路灯供电的需要，而新的智能路灯控制系统单一化的使用却不能解决我们所面临的问题，能源的合理利用也越来越成为世界各国研究的主题。1　概述风光互补路灯控制器是集风能、太阳能控制于一体的智能控制器，专门为高端的小型风光互补系统设计，特别适用于风光互补路灯系统和风光互补监控系统。能同时控制风力发电机和太阳能电池板对蓄电池进行安全高效的智能充电。风光互补路灯智能控制器还提供了太阳能电池防反冲、太阳能电池接反、蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电池接反、蓄电池开路、风机自动刹车和手动刹车等多种保护。2　工作原理风光互补型智能路灯控制系统设计，此系统可将风能与太阳能合理的结合互补，智能路灯控制系统是利用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，以及风力发电将风能转化为电能，并储存在蓄电池中供负载使用，它是集太阳能光伏技术、风能发电技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体的新兴技术。风光互补路灯控制器包含风电控制单元、光电控制单元和蓄电池充放电控制单元三部分，可根据日照强度、风力大小及负载的变化、蓄电池的充电情况控制发电组、太阳电池阵列的运行方式和开断情况，不断对蓄电池的工作状态进行控制和调节，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量按蓄电池的特性曲线对蓄电池组进行充电，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。从而保证负载的正常供电及系统各个部分的安全运行和整个系统工作的连续性与稳定性。下面为风光互补控制器结构： 3　性能及特点3.1　风机智能升降压当风机电压低于蓄电池电压时，自动启动升压模块，将风机电压升到能充电电压。当风机电压高于蓄电池电压时，为了获取最大功率，自动启动降压模块。3.2　风机最大电流跟踪（MCT)和最大功率跟踪(MPPT)当风机处于微风情况下，负载将会使风机转速下降，从而降低风机功率输出。通过最大电流跟踪和最大功率跟踪控制，吧风机输出稳定在风能利用的最大平衡点，与升降压电路相结合，进而提高风能利用率。3.3　风机，负载阻抗匹配自适应由于风力发电机，蓄电池，负载都存在内阻，根据组抗匹配原理，只有输入阻抗等于输出阻抗，功率利用最大。通过采用阻抗匹配自适应，最大限度提升能源利用率。3.4　风机开路与卸荷结合控制方式，过转速，过电压，过电流限制当风机和太阳能电流大限流点，蓄电池电量较高时，减小充电回路的PWM占空比直至完成蓄电池充电。当完成充电后，断开充电回路，使风力发电机空载，为了防止风力发电机飞车，通过提供过转速限制和过压限制，一旦风机超过设定转速或设定电压，控制器自动启动PWM智能卸载。从而避免了风机长期工作在卸荷转台，延长风机和控制器寿命。3.5　蓄电池最大电流智能限流可根据实际情况，客户可以设置当前使用蓄电池容量，本控制器可根据客户所设置的参数，智能计算充电最大电流，从而延长蓄电池寿命。3.6　风机，太阳能智能互补，独立发电采用双路独立充电，智能互补，当完成充电后，光法电池采用开路保护，风机此阿勇开路过压保护，过转速，过流保护。3.7　可手动刹车3.8　可风机充电手动使用3.9　可光伏充电手动使用3.10　可负载充电手动使用3.11　 RS232/RS485实时通讯可通过串口通信，实现计算机对整个系统监控和数据分析。3.12　可支持串口升级程序3.13　脉宽调制（PWM）无级卸载可以分千个阶段进行卸载，边对蓄电池充电，边把多余的能量卸除，延长蓄电池的使用寿命。3.14　上位机，下位机双向设置3.15　 LFCD多级菜单显示，智能按键设置支持多级菜单查看，可自行设置多个参数，并伴有按键音，人性化设计。4　总结通过改进可以看出，风光互补路灯控制器实现了智能化，模块化设计，结构简单，操作方便，功能强大，显示直观，具有完善的保护功能。具有充电效率高，空载损耗低，系统运行安全、稳定、可靠，使用寿命长，具有较高性价比等优点。教育期刊网 参考文献［1］杨金焕,于化丛,葛亮.太阳能光伏发电应用技术[M].电子工业出版社,）.［2］郑军.光伏组件加工与检测技术[M].电子工业出版社,）.［3］王志新.风光互补技术及应用[J].新材料产业,2009,2.［4］肖贵贤,汪有源.风光互补发电系统的研究与应用[J].中国科技信息,2009,22.［责任编辑：刘展］
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风光互补道路照明是一个新兴的新能源利用领域，它不仅能为城市照明减少对常规电的依赖，也为农村照明提供了新的解决方案。近几年，中国已有100多家公司宣称已经对此进行投资，各地风光互补路灯项目纷纷启动。但显然，这个市场并不像风能、太阳能那样巨头云集，活跃其中的大多是以灵巧见长的中小公司。风光互补路灯行业快速地掀起了喧嚣，但主流的商业应用依然还在探索之中。据《中国风光互补路灯行业发展前景与投资预测分析报告前瞻》数据显示，中国现有城乡路灯总数，大约在2亿盏，并以每年20%的速度增长，假如这2亿盏400瓦或250瓦高压钠灯全部改成150瓦或100瓦风光互补LED路灯，并且每盏路灯每天工作12小时，在1年内将节约1500亿度电。而三峡水电站在2010年的发电总量为840亿度电。因此把全国2亿盏路灯全部改为风光互补路灯后，所节省的电量相当于1.8个三峡水电站2010年的全年发电量。“十二五”期间，节能环保行业将占据经济建设中的重要角色，清洁能源领域将会收益匪浅，这些投资能为风光互补制造企业提供了广阔的市场机遇。全球的环境在日益恶化，各国都在发展清洁能源。而我国30多年的经济高速发展，电力供应一直跟不上，同时，大量的火力发电厂也造成环境的污染。我国有丰富的风能及太阳能资源，路灯作为户外装置，两者的结合做成风光互补路灯，无疑给国家的节能减排提供了一个很好的解决方案。一套400瓦的常规路灯一年耗电超过1000度，相当于消耗标准煤400多公斤。若换成1000套照明效果相当的150瓦风光互补路灯，一年可间接节电上百万度，节约标准煤达400多吨。由此可见，风光互补路灯在城市道路照明行业中的发展前景十分看好。
风光互路灯解决方案/风光互补路灯
应用场景 公共照明系统广泛应用于城乡道路、、水利堤防、桥梁、海岛、公园景区、工业区、城市广场、居民小区等场所的照明。解决方案& & 风光互补公共照明解决方案主要包括路灯、景观灯、庭院灯、草坪灯、投光灯、护栏灯和诱导灯等风光互补及太阳能照明产品。& & 风光互补公共照明系统兼具风能和太阳能产品的双重优点，由风能和太阳能共同发电，电能存储于蓄电池中，自动感应外界光线变化，开关智能控制，无须人工操作。方案特点离网独立供电，节能环保；成熟的系统集成技术，应用范围广；运行稳定，施工维护简便；造型优美，使用安全；灯具实现无级调光，系统无线远程管理；零电费、零排放。
风光互补路灯优势/风光互补路灯
& & 节能减排，节约环保，无后期大量电费支出。资源节约型和环境友好型社会正成为大势所趋。对比传统路灯，风光互补路灯以自然中可再生的太阳能和风能为能源，不消耗任何非再生性能源，不向大气中排放污染性气体，致使污染排放量降低为零。长久下来，对环境的保护不言而喻，同时也免除了后期大量电费支出的成本。 & & 免除电缆铺线工程，无需大量供电设施建设。市电照明工程作业程序复杂，缆沟开挖、敷设暗管、管内穿线、回填等基础工程，需要大量人工；同时，变压器、配电柜、配电板等大批量电气设备，也要耗费大量财力。风光互补路灯则不会，每个路灯都是单独个体，无需铺缆，无需大批量电气设备，省人力又省财力。 & & 个别损坏不影响全局，不受大面积停电影响。由于常规路灯是电缆连接，很可能会因为个体的问题，而影响整个供电系统；风光互补发电路灯则不会出现这种情况。分布式独立发电系统，个别损坏不会影响其他路灯的正常运行，即使遇到大面积停电，亦不会影响照明，不可控制的损失因此大幅降低。 & & 节约大量电缆开销，更免受电缆被盗的损失。 电网普及不到的偏远地区安装路灯，架线安装成本高，并会有严重的偷盗现象。一旦偷盗，影响整个电力输出，损失巨大。使用风光互补路灯则不会有此顾虑，每个路灯独立，免去电缆连接，即使发生偷盗现象也不会影响其他路灯的正常运作，将损失降到最低。 智能控制，免除人工操作，施工简单，维护方便 。风光互补路灯由智能控制器控制，可分为时控、光控两种自动控制方式，兼具安全性和经济性；自身独立一体的供电系统，不受大面积电路施工干扰，工序简单，工期短，维护更加方便。 & & 城市亮化。作为新兴的能源系统，在节约成本和提高系统稳定的同时起到了一定了亮化作用，在传统能源占据大部分市场的今天，新能源无疑成为城市和社区的一大亮点。 & & 提高人们的节能意识。传统能源的匮乏以及对环境的污染已经到了必须解决的地步。全球的大气污染相当严重，新能源的利用可有效提高人们的节能意识，使我们的生活更加优质和节能。 & & 风光互补路灯是利用风能和太阳能进行供电的智能路灯，同时还兼具了风力发电和太阳能发电两者的优势，为城市街道路灯提供稳定的电源。
风光互补路灯特点/风光互补路灯
& &&路灯可根据不同的气候环境配置不同型号的风力发电机，在有限的条件内以达到风能利用最大化为目的。&& & 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，大大提升了太阳能的发电效能，有效改善了当风资源不足的情况下,太阳能电池板因转换率不足,导致充电不足,无法保证灯正常亮灯的问题。 & &&，内最主要的部件，起着对其它部件发号指令与协同工作的主要作用，，集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪,自动泄荷，过充过放保护功能于一身，性能稳定可靠，得到客户的一致好评。 & & 风光互补跟灯路灯采用高性能大容量免维护铅酸电池,为风光互补路灯提供充足的电能,保证了阴雨天时LED风光互补路灯光源的亮灯时间,大大提升了系统的稳定性。
缺点/风光互补路灯
& & 政府大力提倡 的今天，给新能源的发展注入了巨大的动力，各级政府以及企业为了完成减排指标，花费大量资金和人力投入到新能源中。最近，在工作中接触到一些采用过新能源路灯的客户，他们的抱怨让我感到吃惊，故障率高、噪音大、灯光亮度低、人为损坏严重、维修不及时等都是较为严重的问题。这里边涉及到技术、设计、安装等多个环节，有些客户甚至提出以后再也不敢用新能源路灯了。&也许有些同行已经对此习以为常了，但我们必须重视这些问题，因为一旦政府部门对这项产品失去信心，我们将会迎来市场的寒冬。
风光互补路灯技术参数/风光互补路灯
一、发电主体它有这么几点好处： 1、故障率低（转速慢、无转向机构）； 2、无噪音； 3、发电曲线饱满（低、在中低风速运行时发电量较大）； 4、不受风向及近地面团风的影响； 5、抗台风能力较强（抗风能力达到45m/s）。二、路灯设计：1、风光互补路灯配置： 垂直轴风力发电和 以10：3的配比进行设计，适用于大多数城市道路。 例如10米高路灯配置： 灯笼型垂直轴风力发电机--300W； 太阳能电池板--75W； 灯杆高度--10米； 灯泡功率--75陶瓷金卤灯或80W 、LED灯 蓄电池--100AH免维护； 亮灯时间--10h/d； &2、蓄电池配置：蓄电池采用 ，安装在中间，既作为蓄电池箱同时可用作广告灯箱。胶体蓄电池寿命较长，工作稳定性较高。 3、控制系统：风光互补控制器或对于蓄电池的充放电控制非常关键，必须将其控制在较平稳的变化范围内。控制器的好坏对于蓄电池以及光源的寿命起到至关重要的作用。例如：常用蓄电池一般寿命在2-3年，采用高稳定性控制器，其寿命可达到5-8年。 4、光源应用在太阳能照明系统中的光源要满足以下2个条件： &&1. 寿命要长，光衰要低，这样才能体现高品质照明系统，太阳能照明系统一般也是提供长时间质保期的。 2. 为尽可能的降低初期投入成本，事必要减小晶硅片面积和蓄电池容量，这是由电流来决定的。所以相同功率的光源实际工作电流越小越好，这样整体造价就会下降。光源的价格在整个太阳能照明系统中所占的比例很小很小。 工作电流小，同功率的无极灯和金卤灯和高压钠灯相比电流只有一半左右，可大大降低太阳能板和蓄电池的配置，另外寿命超长，光通维持率高，显色性好，这些优点都非常适合作为太阳能光源，目前国内外已有很多工程应用实例。 5、太阳能电池组件：单晶硅太阳能电池具有光电转换效率高的特点，故一般都喜欢采用它。其实对于新能源路灯而言，由于其独立供电，供电持续性要求较高，故采用弱光性较强的多晶硅太阳能电池效果较好。（注：两者差异不明显）三、维修保养1、由于采用了新型设备，维护保养变得相对简单，只需定期对设备表面进行维护。 2、在设计时就考虑到检修的方便性，在控制器内部设置预留检测端口，可由使用方采用专用设备进行检测，更换故障点设备。 总结：天坤太阳能专业生产路灯。对于新兴行业，我们要敢于探索，不断进行技术的革新，最终找到真正适合的方案，这是对市场负责，也是对我们自己负责。 秉承科技是第一生产力这一宗旨，为经济的持续发展提供源源不断的动力！ &
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