风光互补路灯控制器的改进

2015-12-25郑亚

科技视界 2015年18期

郑亚

（广东机电职业技术学院，广东广州 510515）

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