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紅河高桿燈系統(tǒng)中的重要的部件是控制器，也是與各路燈系統(tǒng)的大的區(qū)別所在?？刂破鞯男阅苋绾?，決定了一個太陽能光伏系統(tǒng)運行情況的優(yōu)劣。所以設(shè)計功能完備，結(jié)構(gòu)簡單的智能光伏路燈控制器是非常重要的。本課題是基于單片機80C51的太陽能LED路燈控制器的設(shè)計。蓄電池充放電控制也在此控制器中得到實現(xiàn)。設(shè)計結(jié)果表明，應(yīng)用此控制器的太陽能光伏系統(tǒng)、運行穩(wěn)定，蓄電池壽命也可延長。通過研究不同的電路拓撲結(jié)構(gòu)和的控制算法，在太陽光強度、太陽能電池溫度以及負載改變的情況下，盡可能使太陽能電池時刻保持大輸出功率狀態(tài)，即實現(xiàn)大功率點跟蹤(MPPT)。蓄電池充電策略直接影響到蓄電池的壽命，研究智能化的充電方法，提高蓄電池的充電接受率，減少充電時間，對于整個光伏系統(tǒng)的工作狀況具有重要意義。立光伏系統(tǒng)的環(huán)境一般比較惡劣，如何提高系統(tǒng)穩(wěn)定性也是當前所有光伏電源控制器研究者急需解決的問題之一。同時檢測蓄電池端電壓，判斷其充電方式、以及對負載LED的供電方式?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)電路主要由充電電路、放電電路、單片機外圍電路和LED驅(qū)動電路等幾部分組成。太陽能控制器功能：1、電池組件防反充保護；2、蓄電池過充保護；3、蓄電池的過放保護；4、電池組件、蓄電池的反接保護；5、負載過壓保護；6、智能充電：增加浮充功能，即恒壓控制。在天氣晴朗的夏日，蓄電池放電深度小;在天氣陰沉的冬日，蓄電池放電深度大。過充電程度也隨季節(jié)天氣變化，在冬季，蓄電池可能從沒充滿過，在夏天，蓄電池可能經(jīng)常是滿的。為了延長蓄電池的壽命，合理的控制蓄電池的放電與充電。當蓄電池放電到一定程度時，應(yīng)停止放電，防止過放電減少蓄電池壽命；當蓄電池充電到一定程度時要停止充電和減小充電電流，防止不合理的過充電對蓄電池造成損害。鋰蓄電池的充電曲線。通常在道路照明設(shè)計時，根據(jù)光源的光衰和燈具污染狀況，道路照明通常有一個維護系數(shù)，國標規(guī)定為0.65和0.7。例如現(xiàn)有路燈壽命較短，光衰較大，在三年使用期內(nèi)為了達到正常照明效果，初始照度設(shè)計值為照度維持值除以該系數(shù)。因此，在同樣照度維持值的情況下，傳統(tǒng)路燈初始照度設(shè)計要求更高，燈具功率要求更大。而燈具在同樣的使用周期內(nèi)，光源幾乎沒有衰減；除考慮燈具污染帶來的光衰外，初始照度與照度維持值基本相同，這樣會進一步降低燈具的功率要求，進而達到節(jié)能效果。通常在中間視覺狀態(tài)下，在達到同樣的照明效果情況下，不同光源的光通量需要一定的修正系數(shù)：led光源的系數(shù)為1.6左右，而高壓鈉燈的系數(shù)為0.67左右。舉例來講，如果高壓鈉燈的測試光效為100lm/w。那么他的實際照明時的等效光效只有67lm/w；而如果led光源的測試光能效果。效為60lm/w。而實際照明的等效光效可達96lm/w。從這個計算中可知，單從光通量方面來講，目前的led路燈已經(jīng)具備了節(jié)能效果。顯象指數(shù)高現(xiàn)有道路使用的高壓鈉燈的顯色指數(shù)<30，而led路燈的顯色指數(shù)基本上在80以上。光源的顯色指數(shù)與照度一起決定環(huán)境的視覺清晰度。

紅河高桿燈主體材料：燈桿為全鋼結(jié)構(gòu)、整體熱鍍鋅/噴塑處理。太陽能電池組件：晶體硅15-80WP（按負載配置）。系統(tǒng)工作電壓：直流12V—24V?？刂破鳎禾柲軣艟呖刂破鳎饪?時控，智能控制（天黑燈自開，天亮燈自熄滅）。儲能電池：全封閉免維護鉛酸蓄電池12V17Ah—80Ah（根據(jù)負載配置）。光源類型：節(jié)能高功率集成LED，稀土節(jié)能燈（可按客戶要求配置）。防護等級：IP65。使用溫度：-30度至70度，抗風(fēng)力≥150Km/h。照明時間：4～14小時（可根據(jù)需要調(diào)節(jié)）。燈桿高度：2米～4米（可以按客戶要求制作）。陰雨天：可連續(xù)工作4~5個陰雨天。太陽能路燈工作原理說明：白天太陽能路燈在智能控制器的控制下，太陽能電池板經(jīng)過太陽光的照射，吸收太陽能光并轉(zhuǎn)換成電能，白天太陽電池組件向蓄電池組充電，晚上蓄電池組提供電力給LED燈光源供電，實現(xiàn)照明功能。直流控制器能確保蓄電池組不因過充或過放而被損壞，同時具備光控、時控、溫度補償及防雷、反極性保護等功能。太陽能路燈和傳統(tǒng)光源市電路燈對比優(yōu)劣。安裝對比：太陽能路燈安裝時，不用輔設(shè)復(fù)雜線路，只做一個水泥基座及在1m之內(nèi)做一個電池坑，用鍍鋅螺栓固定就可。市電路燈施工中有復(fù)雜的作業(yè)程序。要輔設(shè)電纜，挖溝布管、管內(nèi)穿線、回填等大量土建施工，消耗大量人力、物力、財力。后還要進行調(diào)試，一旦出現(xiàn)問題，就造成很大消耗。費用對比：太陽能路燈一次投資、長期受益，由于線路簡便，不產(chǎn)生維護費用，不產(chǎn)生昂貴電費。6—7年收回成本，后3—4年節(jié)約100多萬的電費及維護費用。市電路燈電費高昂，線路復(fù)雜，需長期不間斷的對線路進行檢修。特別電壓不穩(wěn)的情況下，鈉燈易壞是不可避免的，而隨著年限的延長，線路老化、維修費用更是年年遞增。安全對比：太陽能路燈由于采用的是12—24V低壓，電壓穩(wěn)定，運行可靠，不存在安全隱患，是生態(tài)小區(qū)，路政部門理想產(chǎn)品。市電路燈安全隱患大，人們的生活環(huán)境在不斷變化的情況下，道路改造、景觀工程的施工，供電不正常，水煤氣管道的交叉施工等多方面帶來諸多隱患。環(huán)保對比：太陽能路燈能為高尚生態(tài)小區(qū)的開發(fā)和推廣增加新的賣點；可持續(xù)降低物業(yè)管理成本，減少業(yè)主公共分攤部分的費用。綜上對比所述，太陽能照明之安全無隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡便、自動控制免維護等固有的特性將為樓盤的銷售、市政工程的建設(shè)直接帶來明顯可利用的優(yōu)勢。壽命對比：太陽能燈具的壽命比普通電力燈具的壽命要高得多，如太陽能燈具的主要部件----太陽能電池組件的使用壽命25年；低壓鈉燈的平均壽命18000小時；低壓三基色節(jié)能燈的平均壽命6000小時；亮LED的平均壽命大于50000小時以上；太陽能蓄電池的壽命為38AH以下2-5年；38-150AH的3-7年。按照常規(guī)小區(qū)按照當?shù)匚飪r局“按純住宅建筑面積一次性收取小區(qū)路燈維護費6元/㎡”的規(guī)定，使得普通燈具初始投資要高出太陽能燈具初始投資很多?？傊C合比較來看太陽能燈具節(jié)省投資的特點是相當明顯的。

紅河高桿燈照明系統(tǒng)主要是由太陽能模塊，蓄電池，LED驅(qū)動電路，LED燈具和控制器這五部分組成。，太陽能電池板是太陽能路燈系統(tǒng)中的能量來源部分，其作用是將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能，供負載使用或存儲于蓄電池內(nèi)備用。其次，控制器的基本作用是為蓄電池提供佳的充電電流和充電電壓，實現(xiàn)快捷、平穩(wěn)、充電，并在充電過程中減少損耗，盡量延長蓄電池的使用壽命，同時防止蓄電池過充電和過放電。再者，蓄電池將太陽能陣列發(fā)出的直流電直接儲存起來，供負載使用。LED驅(qū)動為LED燈具提供穩(wěn)定的供電條件，使得LED路燈能夠達到太陽能路燈系統(tǒng)的照明要求，理想的燈具既要照明，又要盡可能的降低功率損耗。鋰蓄電池的充電過程：（1）如果開始充電時，電池電量很低，那么用小電流（大概0.24A）開始充電，即涓流充電。如果電壓13V就不必進行這個步驟。（2）當電池電壓大于13V可以開始大電流充電，恒流充電。隨著充電的進行，電池電壓逐漸升高。（3）當電池電壓達到或接近充滿電壓（如16.8V左右）時，則要開始轉(zhuǎn)入恒壓充電：當電流減少到大概0.25A左右，則停止充電。由于單片機程序設(shè)計十分靈活，所以可由軟件設(shè)計選擇控制方式。本系統(tǒng)的程序采用第二種方案。鋰蓄電池的充放電特性：路燈蓄電池選用鋰離子電池。鋰電池具有重量輕容量大無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，因而得到普遍應(yīng)用。鋰電池的能量密度很高，它的容量是同重量的鎳氫電池的1.5-2倍，而且具有很低的自放電率。此外，鋰電池似乎沒有記憶效應(yīng)以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點。但是對于鋰電池的充電過程，要求是比較嚴格的。影響蓄電池壽命的因素有放電深度，過充電程度等?？刂破鞒浞烹婋娐烦浞烹娍刂破饔泻芏喾N功能，其中主要表現(xiàn)在以下方面：1、欠壓保護：蓄電池電壓低于欠壓保護值時，控制器關(guān)閉兩路負載，停止供電，如果繼續(xù)放電，易造成蓄電池因為過放而損壞，所以欠壓保護值國家強制標準為10.8V，這里規(guī)定欠壓保護參數(shù)為10.8V-14.7V（可調(diào)）。2、安全的雷電保護：通過TVS防進行防雷，相關(guān)組件的安全，這是目前比較的技術(shù)。3、負載的短路保護、負載過流保護、蓄電池極性反接保護：摒棄常用的單用保險絲進行保護，現(xiàn)已改成通過軟件快速感應(yīng)率先保護，更好的保護了相關(guān)器件不被損毀，省略了故障時人工換保險絲的麻煩。4、反向放電保護：通過兩路場管控制蓄電池對電池板反向放電，防止蓄電池容量損耗，保護更完善。這里規(guī)定放電過流保護值為11.5A。5、控制器對蓄電池的溫度補償：蓄電池有負溫度特性，在常溫下（25℃），每增加1℃，12V蓄電池電壓降低0.014-0.018V左右，此款控制器將給予電壓補償，既蓄電池在恒壓環(huán)境工作，延長其使用壽命；又其不會受夏日高溫環(huán)境影響而導(dǎo)致使用時經(jīng)常欠壓斷電。