【文章內(nèi)容簡介】 。一般有鉛酸蓄電池、 NiCd 蓄電池、 NiH 蓄電池。 鉛酸蓄電池有多種充電形式 ,主要為 :恒流充電、恒壓充電和 3 階段最優(yōu)形式充電。一般來講 ,這種蓄電池充電時 ,應(yīng) 外接直流電源 (充電極或整流器 ),使正、負極板在放電后生成的物質(zhì)恢復成原來的活性物質(zhì) , 并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能儲存起來。其過充電時間與充電速率有關(guān) ,實際工作中可以根據(jù)電解液比重的變化來判斷鉛酸蓄電池的充電程度。 鎳鎘 (NiCd)蓄電池的正極為氧化鎳 ,其負極為海綿狀金屬鎘 ,電解液多為氫氧化鉀 ,氫氧化鈉堿性水溶液。小型密封鎳鎘電池的結(jié)構(gòu)緊湊 ,堅固 ,耐沖擊 ,震動 ,成品電池自放電小 ,在使用上適合大電流放電 ,使用溫度范圍廣 ,零下 40 度到零上 60 度。 鎳氫 (NiH)蓄電池鎳氫電池的設(shè)計源于鎳鎘電池 ,但 在改善鎳鎘電池的記憶效應(yīng)上 ,有極大的發(fā)展。其主要的改變 ,在于以儲氫合金取代負極原來使用的鎘 ,因此鎳氫電池可以說是材料革新的典型代表。鎳氫電池所造成的污染 ,會比含有鎘的鎳鎘電池小很多。 蓄電池是太陽能燈具的核心部件 ,它儲存、并釋放電能 ,功能等同于電能倉庫。蓄電池容量的選擇一般遵循以下原則 :首先在能滿足夜晚照明的前提下 ,把白天太陽能電池組件吸收的能量盡量存儲下來 ,同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要 ,容量過大 ,一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài) ,影響蓄電池壽命 ,同時造成浪費。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負荷 (壁燈 )相匹配?？捎靡环N簡單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負載功率高出 4 倍以上 ,系統(tǒng)才能正常工作。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓 20~30%,才能保證給蓄電池正常供電。蓄電池容量必須比負載日耗量高 6 倍以上為宜。 蓄電池結(jié)構(gòu)分為 :板柵 (正極板柵、負極板柵 )、隔板、電解質(zhì)及其它部件(外殼、電氣蓋等 )。目前市場上蓄電池因酸液不同分為鉛酸蓄電池和膠體蓄電池(固體蓄電池 )。 鉛酸蓄電池因其維護復雜 (酸液因為析氫的損耗 ,需要補充酸液 ),使用 壽命短 (3 年左右 ),自恢復能力差等因素 ,正逐漸被膠體蓄電池所 替代。 膠體蓄電池的特點 : ,甚至在放電后未及時補充電的情況下容量也能 100%得到回充 。 8~10 年 ,適合每天使用 。 。 。 。 。 。 ,很小均衡充電 。 ,充電 接受能力強 。 ,電池內(nèi)部水分損耗小。 綜上對比 ,以及客觀條件的要求可得 ,太陽能燈具優(yōu)先采用膠體蓄電池。 照明燈具的選擇 太陽能壁燈采用何種光源 ,是判斷太陽能燈具能否正常使用的重要指標 ,一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、 LED 光源。 :功率小 ,光效較高 ,但使用壽命在 2020 小時左右 ,電壓低 ,燈管發(fā)黑 ,一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。 :低壓鈉燈光效高 (可達 200Lm/w),但需逆變器 ,低壓鈉燈價格貴 ,整 個系統(tǒng)造價高 ,采用較少。 :功率小 ,光效較高。該燈在 220V(純正弦波 ,頻率 50 赫茲 )普通市電條件下使用 ,壽命可以達到 5 萬小時 ,但在太陽能燈具上使 用壽命大大減少 ,與普通節(jié)能燈差不多 (因為太陽能燈具都是方波逆變器 ,太陽能電源 220V 輸出頻率、相位、電壓都是不能和普通市電相比的 )。 :LED燈光源 ,壽命長 ,可達 100000小時 ,工作電壓低 ,不需要逆變器 ,光效較高 ,國產(chǎn) 50Lm/w,進口 80Lm/w。隨著技術(shù)進步 ,LED 的性能將進一步提高。筆者認為 LED 作為太陽能壁燈的光源將是一 種趨勢。 因此 ,為達到最佳性能要求 ,選擇 LED 燈具作為光源。 控制器芯片的選擇 智能化控制芯片中 ,單片機憑其體積小、封裝形式簡單、易于焊接、功能齊全、功耗較小等優(yōu)點不失為最佳選擇。利用單片機完全可以實現(xiàn)壁燈亮度的自動調(diào)節(jié)并能達到節(jié)省能源的目的 ,并且一旦開機就可以智能地持續(xù)工作 ,減少了工作人員的維護量。 在光伏發(fā)電系統(tǒng)中 ,充電器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓 ,能快速、平穩(wěn)高效的為蓄電池充電 ,同時保護蓄電池 ,避免過充現(xiàn)象的發(fā)生 ,并在充電過程中減少損耗 ,盡量延長蓄電池的 使用壽命。選擇控制器的關(guān)鍵取決于芯片的不同和電路的不同 ,以下從三個方面進行對比論證。 首先是簡易并聯(lián)調(diào)節(jié)的控制器 ,其近似可以看作是恒流源對蓄電池充電。因此 ,當在蓄電池達到浮充電壓點時 ,蓄電池并沒有充滿 ,切斷電源后 ,蓄電池電壓會有很大的降落。如果將浮充電電壓點值設(shè)定得太高 ,欲使蓄電池盡量充滿 ,這樣又會導致蓄電池的過早損壞。其充放電曲線不是很好 ,因此只適用于小功率的用戶和要求不高的場合 ,特別適用于 12V 和 24V 輸入的 220W 以下的用戶系統(tǒng)。 其次是 PIC1F6716,眾所周知的 PIC 系列單片機具有的 特點有 ,哈佛 總線結(jié)構(gòu) ,精簡指令集技術(shù) ,尋址方式簡單、尋址空間獨立 ,代碼壓縮率高、程序保密性強 ,功耗低 ,驅(qū)動力強 ,擁有兩種串行總線端口 ,外接電路簡潔 ,開發(fā)方便 ,運用 C 語言編程 ,程序存儲器版本齊全等。具有性能完善 ,功能強大 ,學習容易 ,開發(fā)應(yīng)用方便等優(yōu)點。 最后 ,對于芯片 AT89C51 的單片機。 AT89C51 單片機是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能 CMOS 8 位單片機 ,片內(nèi)含 4K bytes 的可反復擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 128bytes 的隨機數(shù)據(jù)存儲器 (RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度 ,非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn) ,兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)。功能強大的 AT89C51單片機可為用戶提供許多高性價比的應(yīng)用場合 ,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51 的芯片管腳圖如圖 21. 其主要特性為 : ?與 MCS51 兼容 ?4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ?壽命 :1000 寫 /擦循環(huán) ?數(shù)據(jù)保留時間 :10 年 ?全靜態(tài)工作 :0Hz24Hz ?三級程序存儲器鎖定 ?128 8 位內(nèi)部 RAM ?32 可編程 I/O 線 ?兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ?5 個中斷源 ?可編程串行通道 ?低功耗的閑置和掉電模式 ?片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 鑒于對 AT89C51 比較熟悉 ,而且對于應(yīng)用大型功率無人看守的光伏發(fā) 電系統(tǒng) ,直接關(guān)系到運行、維修的成本及系統(tǒng)的可靠性因此選擇此款芯片。 圖 21 AT89C51 芯片管腳 方案的配置與計算 在眾多太陽能壁燈實際 應(yīng)用中 ,很多地方的太陽能壁燈不能滿足正常照明需要 ,尤其在陰雨天的情況下更為突出 ,除使用了質(zhì)量較差的相關(guān)組件外 ,另一個主要的原因就是一味的降低組件成本 ,不按需求設(shè)計配置 ,減小電池板和蓄電池的使用標準 ,所以導致在陰雨天壁燈無法提供照明。 壁燈設(shè)計所需的數(shù)據(jù) 。通過地理位置可以了解并掌握設(shè)備使用地的氣象資源 ,比如月 (年 )的平均太陽能輻照情況、平均氣溫、 大氣質(zhì)量等 ,根據(jù)這些條件可以確定當?shù)氐奶柲軜藴史逯禃r數(shù) h 和太陽能電池組件的傾斜腳與方位角。 用光源的功率。光源功率大小直接影響整個系統(tǒng)的參數(shù)。 H。這是決定系統(tǒng)組件大小的核心參數(shù) ,通過確定工作時間 ,可以初步計算負載每天的功耗和與之對應(yīng)的太陽能電池組件的充電電流。 d。此參數(shù)決定了蓄電池容量大小及陰雨天過后恢復電池容量所需要的太陽能電池組件功率。 D。這是決定系統(tǒng)在一個連續(xù)陰雨天過后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。 壁燈設(shè)計參數(shù)的確定 以某市為例 ,安裝一批太陽能壁 燈 ,光源功率 8W,要求壁燈每天工作 11小時 ,保證連續(xù) 7 個陰雨天能正常工作。當?shù)貣|經(jīng) 114 度 ,北緯 23 度 ,年平均日太陽輻射為 ,年平均月氣溫為 度 ,兩個連續(xù)的陰雨天間隔時長 25天。根據(jù)以上資料 ,計算出光伏組件傾斜角 26 度 ,標準峰值時數(shù)約 4 小時。 負載日耗電量 : 21 式中 U 為系統(tǒng)蓄電池標稱電壓 2 滿足負載日用電的光伏組件的充電電流 : 22 式中系數(shù)分別為太陽能充電綜合損失系數(shù) ,蓄電池充電效率和控制器效率 3 蓄電池容量 : 23 式 中 為蓄電池放電深度 , 為蓄電池安全系數(shù) 4 連續(xù)陰雨天過后需要恢復蓄電池容量的太陽能電池組件充電電流 :24 式中 為蓄電池放電深度 5 太陽能