Programación de regulación continua
1. Paneles solares
Los paneles solares son la parte central de las farolas solares y la parte más valiosa. Su función es convertir la capacidad de radiación del sol en energía eléctrica o enviarla a la batería para su almacenamiento. Las células solares utilizan principalmente silicio monocristalino como material. La unión pn del diodo está hecha de silicio monocristalino. Funciona como un diodo. Sólo en los diodos, es el campo eléctrico externo el que impulsa el movimiento de los huecos y los electrones en la unión pn, mientras que en las células solares, son los fotones solares y el calor de la radiación luminosa los que impulsan y afectan el movimiento de los huecos y los electrones en la unión pn. . También conocido como principio del efecto fotovoltaico. En la actualidad, la eficiencia de conversión fotoeléctrica del silicio monocristalino es de aproximadamente 13-15 y la del silicio policristalino es de aproximadamente 11-13. La última tecnología incluye actualmente células fotovoltaicas de película delgada.
2. Controlador solar
El controlador es la parte más importante del sistema de iluminación solar. Su rendimiento afecta directamente a la vida útil del sistema, especialmente a la vida útil de la batería. El controlador utiliza una MCU de grado industrial como controlador principal. Al medir la temperatura ambiente, detecta y determina el voltaje, la corriente y otros parámetros de la batería y los componentes de la célula solar, y controla la conmutación del dispositivo MOSFET para lograr diversos controles. y funciones de protección. El controlador de luz solar inteligente Huangming puede proporcionar una protección integral para la batería, haciendo que la batería funcione de manera más confiable durante mucho tiempo.
Principio, composición y sistema de control de la iluminación solar 2010 065438 10 21 Autor: Hu Fuente: China Electric Power Expo Número 106 Editor:.
3. Batería
Dado que la energía de entrada del sistema de generación de energía solar fotovoltaica es extremadamente inestable, generalmente requiere un sistema de batería para funcionar. Generalmente existen baterías de plomo-ácido, baterías de níquel-cadmio y baterías de níquel-hidruro metálico. La selección de la capacidad de la batería generalmente debe seguir los siguientes principios: primero, bajo la premisa de cumplir con los requisitos de iluminación nocturna, intente almacenar la energía de los componentes de la celda solar durante el día y, al mismo tiempo, almacene la energía eléctrica para cumplir con los requisitos. Requisitos de iluminación nocturna en días lluviosos continuos. La capacidad de la batería es demasiado pequeña para satisfacer las necesidades de iluminación nocturna y la batería es demasiado grande. Por un lado, la batería siempre está apagada, lo que afecta su duración y provoca desperdicio. La batería debe coincidir con la celda solar y la carga eléctrica (alumbrado público). La relación entre ellos se puede determinar de forma sencilla. La potencia de la célula solar debe ser más de 4 veces mayor que la potencia de carga para que el sistema funcione correctamente. El voltaje de la celda solar debe exceder el voltaje de funcionamiento de la batería en un 20 ~ 30 % para garantizar la carga negativa normal de la batería. La capacidad de la batería debe ser más de 6 veces el consumo de carga diario.
4. Fuente de luz
El tipo de fuente de luz que se utiliza en las farolas solares es un indicador importante de si las luces solares se pueden utilizar normalmente. Las luces solares generalmente utilizan lámparas de bajo voltaje, lámparas de sodio de baja presión, lámparas sin electrodos y fuentes de luz LED.
La fuente de luz LED tiene una larga vida útil, 65.438 0.000.000 de horas, bajo voltaje de funcionamiento, no requiere inversor y alta eficiencia lumínica. Nacional 50Lm/w, importado 80Lm/w. Con el desarrollo de la tecnología, se mejorará aún más el rendimiento de los LED. El autor cree que el LED como fuente de luz en las farolas solares será una tendencia.
En la actualidad, la mayoría de las lámparas de césped utilizan LED como fuente de luz, utilizando principalmente la energía de las células solares para funcionar. Durante el día, la luz del sol incide sobre las células solares y la energía luminosa se convierte en energía eléctrica y se almacena en la batería. Por la noche, la batería suministra energía al LED (diodo emisor de luz) de la lámpara para césped. El LED ahorra energía, es seguro, tiene una larga vida útil y un bajo voltaje de funcionamiento, lo que lo hace muy adecuado para céspedes solares. En particular, la tecnología LED ha experimentado avances clave en los últimos cinco años, sus características han mejorado enormemente y su rentabilidad también ha mejorado enormemente.
5. Postes de luz y pantallas de lámparas
La altura del poste de luz debe determinarse de acuerdo con el ancho de la vía, el espaciado de las lámparas y el estándar de iluminación de la vía. Según la gran cantidad de información sobre lámparas solares extranjeras que hemos recopilado, la mayoría de las lámparas eligen el ahorro de energía entre estética y ahorro de energía. Las lámparas no tienen altos requisitos de apariencia y son más prácticas.
2. Sistema de control de iluminación de alumbrado público solar
1. Estructura del sistema
El sistema de monitoreo por microcomputador de alumbrado público solar consta de un circuito de control principal de microcomputador y paneles solares. y cargadores de batería, paquete de batería, controlador de fuente de luz LED y luces LED. La estructura del sistema se muestra en la Figura 1:
(1) Circuito de control principal del microordenador
El circuito de control principal del microordenador es el núcleo de control de todo el sistema y controla el funcionamiento normal del Todo el sistema de alumbrado público solar. El circuito de control principal del microordenador tiene una función de medición. Puede detectar y juzgar parámetros como el voltaje del panel solar y el voltaje de la batería, y controlar la apertura o cierre del circuito correspondiente para lograr diversas funciones de control y protección.
(2) Circuito controlador de carga
El circuito controlador de carga está compuesto por un módulo controlador MOSFET y un MOSFET. El módulo controlador MOSFET adopta aislamiento de optoacoplador de alta velocidad, salida de emisor, protección contra cortocircuitos y función de apagado lento. El MOSFET seleccionado es un IC aislado de ahorro de energía de una fuente de alimentación conmutada de microcomputadora de un solo chip. El rango de entrada de voltaje total para el LED de conducción es de 150 V ~ 200 V y la corriente de salida es de 8 A ~ 9 A. Tiene un amplio rango de voltaje de entrada, buena regulación de voltaje y regulación de carga, gran capacidad antiinterferente y bajo consumo de energía.
En este sistema, la célula solar carga la batería a través del circuito de accionamiento de carga, y en el circuito también se proporcionan las medidas de protección correspondientes.
(3) Circuito de accionamiento LED
Consiste en un módulo de accionamiento IGBT y MOSFET, que realiza el ajuste del brillo de la luz de la calle y el encendido de las luces de la calle.
(4) Células solares
El módulo de células solares se compone de células solares (el voltaje de funcionamiento es de aproximadamente 0,5 V, la corriente de funcionamiento es de aproximadamente 20 ~ 25 mA/cm2, el área es de 10 cm × 10cm) en composición serie y paralelo. Un módulo estándar incluye 36 celdas, por lo que un módulo de celda solar puede producir aproximadamente 17 V, lo que se convierte en un voltaje nominal de 65,438. Cuando el sistema de aplicación requiere componentes de mayor voltaje y corriente, se pueden combinar múltiples componentes en un panel solar para obtener el voltaje y la corriente requeridos.
Las células solares tienen dos funciones en todo el sistema: en primer lugar, convierten la luz solar en energía eléctrica, es decir, durante el día, las células solares cargan la batería, en segundo lugar, como componente de control de la luz del sistema; Las células solares se pueden utilizar desde El voltaje a través de la célula solar se utiliza para detectar el brillo exterior, es decir, el voltaje de la célula solar se utiliza para determinar la oscuridad y el amanecer y el brillo de la fuente de iluminación LED.
(5) Paquete de baterías
Dado que la energía obtenida del conjunto fotovoltaico no siempre cumple con los requisitos de la carga electrónica, cuando el conjunto fotovoltaico por sí solo no puede proporcionar suficiente energía, la batería Todavía puede hacer que la carga funcione. Si la carga electrónica necesita funcionar de noche o en días nublados o nublados, se requiere almacenamiento de energía. El almacenamiento de energía de la batería está diseñado para satisfacer las demandas diarias promedio de carga electrónica durante el funcionamiento autónomo. En términos generales, debería poder reservar de 5 a 7 días de consumo de energía de iluminación nocturna. La batería es una parte clave de todo el sistema de alumbrado público solar y es el dispositivo de reserva de energía de todo el sistema solar. Durante el día, las células solares cargan la batería y por la noche toda la energía utilizada por el sistema y la carga la proporciona la batería. En segundo lugar, el suministro de energía en días de lluvia también depende de baterías. En un sistema fotovoltaico independiente, la electricidad generada por el conjunto fotovoltaico no siempre se utiliza al mismo tiempo que se genera la electricidad, por lo que se requieren baterías en la mayoría de los sistemas fotovoltaicos independientes.
(6) Equipo de comunicación
Consta de módulos de transmisión de datos inalámbricos. El módulo de transmisión de datos inalámbrico admite GPRS, tiene una interfaz RS-232 y la distancia de comunicación es de 100 metros. Tiene una gran capacidad antiinterferencias y no se ve interferido por radio, televisión ni comunicaciones móviles, lo que permite la comunicación entre terminales de alumbrado público adyacentes.
2. Control de funciones
(1) Requisitos básicos para los controladores de alumbrado público solar
Las farolas solares se componen de múltiples luces LED conectadas en serie. El sistema de alumbrado público no sólo consume una gran cantidad de electricidad, sino que también requiere enormes costos de mantenimiento diario, lo que genera una doble presión sobre el suministro de energía y los gastos financieros de la ciudad. La estrategia de suministro de energía de "iluminación según demanda" puede aliviar esta contradicción.
A través de la programación, las luces de las calles distribuidas en las zonas bulliciosas de la ciudad se pueden controlar de manera flexible y el control de interruptores se puede realizar a través de PWM en cualquier período de tiempo, logrando así el propósito de mejorar la atmósfera de iluminación de la ciudad. Los requisitos básicos de control son los siguientes:
1) Controlar el brillo en la primera mitad de la noche y en la segunda mitad de la noche, y la relación de control depende de la situación
3) Estrategia de iluminación de medianoche, que; Es decir, enciende las luces en la primera mitad de la noche y apaga las luces en la segunda mitad de la noche. La capacidad existente de la batería sólo se utiliza para iluminación durante la primera mitad de la noche.
Las farolas solares se controlan mediante la intensidad de la luz natural. El diseño optimizado de estos sistemas de iluminación solar controlados por luz es un requisito previo para un funcionamiento fiable a largo plazo. La capacidad del sistema se puede optimizar en función de la geografía local, las condiciones meteorológicas y las condiciones de carga. Sin embargo, debido a factores estacionales, la radiación solar en invierno es menor que en verano. Sin embargo, la iluminación requiere más electricidad en invierno que en verano. Esto hace que la generación de energía del sistema de iluminación sea diferente. con la demanda, y el excedente mensual de generación de energía y la pérdida de consumo de electricidad aún son difíciles de equilibrar. Para mejorar la utilización de la generación de energía del sistema de iluminación y superar la escasez causada por energía insuficiente, en el desarrollo de sistemas de iluminación solar, la gente continúa analizando los modos de control comúnmente utilizados de los sistemas de iluminación y diseñando varios modos de trabajo prácticos. Al mismo tiempo, la tecnología de fuentes de luz se actualiza constantemente y la tasa de utilización efectiva de los modos de carga de la batería es cada vez mayor a través de la investigación y exploración continuas. Por lo tanto, los sistemas de iluminación solar mejoran constantemente a medida que se desarrollan y coordinan los distintos componentes de la energía solar.
De acuerdo con las características del sistema de alumbrado público solar, se debe considerar el impacto de la capacidad restante de la batería al operar el alumbrado público. Cuando la luz de la calle se enciende normalmente, la energía actual de la batería se obtiene de acuerdo con el método de detección de energía restante de la batería, y el tiempo de suministro de energía que debe mantener la batería se obtiene mediante consulta, y la energía de la batería existente se usa en promedio. Al mismo tiempo, el modo de iluminación de las farolas se puede controlar de manera flexible de acuerdo con la energía de la batería disponible esa noche, y la energía de la batería existente se puede utilizar racionalmente.
(2) Función de control de carga y descarga de la batería
El control de carga y descarga de la batería es una función importante de todo el sistema, que afecta la eficiencia operativa de todo el sistema de alumbrado público solar y También puede evitar que la batería se sobrecaliente y se descargue. La sobrecarga o descarga excesiva de la batería afectará gravemente su rendimiento y vida útil. La función de control de carga y descarga se puede dividir en control de interruptor (incluido el control de interruptor de un solo canal y multicanal) y control de modulación de ancho de pulso (PWM) (incluido el control de seguimiento de potencia máxima) según el método de control. Los dispositivos de conmutación del tipo de control de interruptor pueden ser relés o transistores MOS. El tipo de control de modulación de ancho de pulso (PWM) solo puede elegir transistores MOS como dispositivo de conmutación. El sistema utiliza un controlador PWM y un tubo MOS como dispositivos de conmutación. Cuando hace sol durante el día, de acuerdo con la capacidad restante de la batería, seleccione el método de ciclo de trabajo correspondiente para cargar la batería y esfuércese por cargar de manera eficiente por la noche, de acuerdo con la capacidad restante de la batería y las condiciones climáticas futuras; El brillo de la luz LED se puede ajustar ajustando el ciclo de trabajo para garantizar un uso equilibrado y razonable de la batería.
Además, el sistema también tiene una función de protección contra sobrecarga de la batería, es decir, cuando el voltaje de carga es mayor que el voltaje de protección (15 V), el voltaje de carga de la batería se reducirá automáticamente; cae al voltaje de mantenimiento (13,2 V), la batería entra en el estado de carga flotante. Cuando es inferior al voltaje de mantenimiento (13,2 V), el estado de carga flotante se apaga y entra en el estado de carga uniforme. Cuando el voltaje de la batería es inferior al voltaje de protección (11 V), el controlador apaga automáticamente el interruptor de carga para proteger la batería contra daños. El uso de carga PWM no solo puede maximizar el efecto de los paneles solares, sino también mejorar la eficiencia de carga del sistema. Este diseño tiene las correspondientes medidas de protección contra conexión inversa, sobrecarga y sobredescarga de la batería.
(3) Función de control del modo de funcionamiento de la farola solar
Las luces LED de alto brillo y alta corriente se utilizan ampliamente porque ahorran alrededor del 90% de electricidad que las lámparas incandescentes a la vez. mismo brillo. Ahora existe una tendencia a reemplazar gradualmente las luminarias convencionales.
Las farolas solares se componen de múltiples luces LED conectadas en serie. El brillo se puede ajustar mediante PWM, es decir, el brillo de las luces LED se ajusta cambiando la corriente que fluye a través del terminal EN. La intensidad de la corriente puede variar desde unos pocos miliamperios hasta 1 amperio, etc., para que la luz LED finalmente alcance el brillo esperado.
Las señales PWM pueden generarse mediante microcontroladores u otras señales de pulso.
La señal PWM puede cambiar la corriente a través de la luz LED de 0 a la corriente nominal, es decir, cambiar la luz LED de brillo oscuro a normal. Cuanto menor sea el ciclo de trabajo de PWM (cuanto mayor sea el tiempo de nivel alto), mayor será el brillo. Usar PWM para controlar el brillo de los LED es muy conveniente y flexible, y es el método de atenuación más utilizado. El rango de frecuencia de PWM puede variar desde decenas de Hz hasta miles de KHz.
La atenuación PWM se logra controlando transistores MOSFET. Dado que el voltaje utilizado por la unidad de alumbrado público en este sistema es generado por varias baterías conectadas en serie, primero se debe considerar el voltaje soportado del MOSFET al seleccionar un transistor MOSFET. Este sistema requiere que el voltaje soportado del MOSFET sea superior a 40 V; en segundo lugar, la corriente máxima del IDS del MOSFET se selecciona de acuerdo con la corriente que impulsa la luz LED. En el caso de la fuente de alimentación de CC, primero considere el valor de corriente máximo y el valor RDS de IDS. En términos generales, la corriente IDS máxima de MOSFET debe ser más de 5 veces mayor que la de las luces LED. Además, la resistencia interna del MOSFET debe ser pequeña; cuanto mayor sea la corriente del controlador del LED, menor será el RDS y mayor será la eficiencia de conversión.