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自适应单纯太阳能路灯控制器的设计

发布时间:2017-12-15 09:34:28  来源:大电流电感厂家   查看:

蓄电池过充保护流程图
图1 蓄电池过充保护流程图

3)智控开关,实时监测,预警功能

进行太阳能路灯电池板电流检测,蓄电池电压检测,蓄电池电量监测,以及环境温度的检测,采用光开时关,并实时上传工作环境及状态数据,预警故障,保证系统的可靠性。图2为太阳能路灯的开、关控制流程网。

路灯的开、关控制流程图
图2 路灯的开、关控制流程图

4)亮度的自适应调节

通常太阳能路灯厂家为了保证连续阴雨天的正常工作,只一味地加大蓄电池容量,一般蓄电池的容量可达电池板容量的5倍,其实这样做并不能解决问题。因为阴雨天工作的可靠性并不取决于电池的容量,而是由很多因素平衡而定的。根据当前地理位置,季节,时间,气象条件,光的辐射量,浮尘浓度,工作环境以及剩余电量,自适应调节灯的亮度,合理分配能量。由于设计为纯太阳能供电,不考虑双电源情况,所以要想提高系统可靠性,唯一的方案就是牺牲灯的亮度。

根据当天用电前的剩余电量和当天的充电量来进行白适应调节,在保证正常照明的同时,使电池的工作点长期保持在高电位,并且使充放电深度在30%以下,根据电池循环寿命曲线,可以延长电池寿命4-5倍,有效降低太阳能路灯的成本,提高可靠性。以下将分别阐述剩余电量和充电量的计算过程。

2.2.1 电池电量检测

1)电量检测的算法

大量的实验数据表明,电池老化时蓄电池的内阻与电荷之间有较高的相关性(0.88左右),蓄电池完全充电和完全放电时的内阻共模电感相差2-4倍,所以通过测量电池内阻可较准确地检测电池电量。

2)建立内阻一电量一循环周期的关系曲线

为了得到实时剩余电量值,要建立一个电量和内阻之间关系的数据库。

以时间为标准,就可以建立起内阻一电量一循环周期的关系曲线,然后通过Matlab的曲线拟合功能得出内阻,电量以及循环周期的关系式。蓄电池内阻与剩余电量关系曲线如
图3所示,剩余电量随着内阻的增大而成指数趋势减小。

蓄电池内阻与剩余电量关系曲线
图3 蓄电池内阻与剩余电量关系曲线

3)在线检测电量

在太阳能路灯工作开始之前检测出剩余电量,采用交流压降内阻测量法测得内阻值,通过查做一体成型电感好的数据表,并进行数据校正,得到对应的电量值。

给电池施加一个固定频率和固定电流(日前一般使用l kHz频率、50 mA小电沆),然后对其电压进行采样,经过整流、滤波等一系列处理插件电感器后通过运放电路计算出该电池的内阻值。图4为在线测量共模电感器剩余电量硬件框图。

在线测量剩余电量硬件框图
图4 在线测量剩余电量硬件框图

2.2.2充电量计算

充电量是通过太阳能电池板接收辐射强度和电池板面积计算得到的。太阳能电池板接收辐射强度为单日辐射强度与sin a的乘积,其中a为正午太阳辐射与电池板的平均夹角。电池板面积可参考配置计算部分的内容,并且经过优化得到的。

2.2.3剩余电量计算

通过计算电流在时域上的积分,可得出电量变化值,在路灯工作前检测到的电池电量作为初始电量,则剩余电量为初始电量减去电量变化值。同时通过对MPPT电路的输出电流做积分,作为电量变化的校正值,从而得到较准确的剩余电量值。图5为剩余电量计算流程图。

剩余电量计算流程图
图5 剩余电量计算流程图

1)Zighee无线通讯系统连网

保证整条路的路灯的开,关时间一致,马路亮度均匀,保证驾驶安全,避免驾驶员视觉疲劳;实时传送数据,进行远程监测和控制:在线软件升级,降低维护及调试成本:待机睡眠,降低系统功耗。将Zigbee无线传感器网络技术应用于蓄电池牛产过程中的充放电参数检小型固定电感器测中,将极大地提高产品测试的灵活性和可靠性,对提高蓄电池牛产质量和效率具有重要意义问。平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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