【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(shí) ,應(yīng) 外接直流電源 (充電極或整流器 ),使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì) , 并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來。其過充電時(shí)間與充電速率有關(guān) ,實(shí)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(fù)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(jiān)固 ,耐沖擊 ,震動(dòng) ,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(jì)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(chǔ)氫合金取代負(fù)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(huì)比含有鎘的鎳鎘電池小很多。 蓄電池是太陽(yáng)能燈具的核心部件 ,它儲(chǔ)存、并釋放電能 ,功能等同于電能倉(cāng)庫(kù)。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(yáng)能電池組件吸收的能量盡量存儲(chǔ)下來 ,同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)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(shí)造成浪費(fèi)。蓄電池應(yīng)與太陽(yáng)能電池、用電負(fù)荷 (壁燈 )相匹配?？捎靡环N簡(jiǎn)單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽(yáng)能電池功率必須比負(fù)載功率高出 4 倍以上 ,系統(tǒng)才能正常工作。太陽(yáng)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(fù)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(fù)極板柵 )、隔板、電解質(zhì)及其它部件(外殼、電氣蓋等 )。目前市場(chǎng)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(hù)復(fù)雜 (酸液因?yàn)槲鰵涞膿p耗 ,需要補(bǔ)充酸液 ),使用 壽命短 (3 年左右 ),自恢復(fù)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(diǎn) : ,甚至在放電后未及時(shí)補(bǔ)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(qiáng) 。 ,電池內(nèi)部水分損耗小。 綜上對(duì)比 ,以及客觀條件的要求可得 ,太陽(yáng)能燈具優(yōu)先采用膠體蓄電池。 照明燈具的選擇 太陽(yáng)能壁燈采用何種光源 ,是判斷太陽(yáng)能燈具能否正常使用的重要指標(biāo) ,一般太陽(yáng)能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無(wú)極燈、 LED 光源。 :功率小 ,光效較高 ,但使用壽命在 2020 小時(shí)左右 ,電壓低 ,燈管發(fā)黑 ,一般適合太陽(yáng)能草坪燈、庭院燈。 :低壓鈉燈光效高 (可達(dá) 200Lm/w),但需逆變器 ,低壓鈉燈價(jià)格貴 ,整 個(gè)系統(tǒng)造價(jià)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(dá)到 5 萬(wàn)小時(shí) ,但在太陽(yáng)能燈具上使 用壽命大大減少 ,與普通節(jié)能燈差不多 (因?yàn)樘?yáng)能燈具都是方波逆變器 ,太陽(yáng)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(zhǎng) ,可達(dá) 100000小時(shí) ,工作電壓低 ,不需要逆變器 ,光效較高 ,國(guó)產(chǎn) 50Lm/w,進(jìn)口 80Lm/w。隨著技術(shù)進(jìn)步 ,LED 的性能將進(jìn)一步提高。筆者認(rèn)為 LED 作為太陽(yáng)能壁燈的光源將是一 種趨勢(shì)。 因此 ,為達(dá)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(jī)憑其體積小、封裝形式簡(jiǎn)單、易于焊接、功能齊全、功耗較小等優(yōu)點(diǎn)不失為最佳選擇。利用單片機(jī)完全可以實(shí)現(xiàn)壁燈亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)并能達(dá)到節(jié)省能源的目的 ,并且一旦開機(jī)就可以智能地持續(xù)工作 ,減少了工作人員的維護(hù)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(shí)保護(hù)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(zhǎng)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(gè)方面進(jìn)行對(duì)比論證。 首先是簡(jiǎn)易并聯(lián)調(diào)節(jié)的控制器 ,其近似可以看作是恒流源對(duì)蓄電池充電。因此 ,當(dāng)在蓄電池達(dá)到浮充電壓點(diǎn)時(shí) ,蓄電池并沒有充滿 ,切斷電源后 ,蓄電池電壓會(huì)有很大的降落。如果將浮充電電壓點(diǎn)值設(shè)定得太高 ,欲使蓄電池盡量充滿 ,這樣又會(huì)導(dǎo)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(chǎng)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(jī)具有的 特點(diǎn)有 ,哈佛 總線結(jié)構(gòu) ,精簡(jiǎn)指令集技術(shù) ,尋址方式簡(jiǎn)單、尋址空間獨(dú)立 ,代碼壓縮率高、程序保密性強(qiáng) ,功耗低 ,驅(qū)動(dòng)力強(qiáng) ,擁有兩種串行總線端口 ,外接電路簡(jiǎn)潔 ,開發(fā)方便 ,運(yùn)用 C 語(yǔ)言編程 ,程序存儲(chǔ)器版本齊全等。具有性能完善 ,功能強(qiáng)大 ,學(xué)習(xí)容易 ,開發(fā)應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。 最后 ,對(duì)于芯片 AT89C51 的單片機(jī)。 AT89C51 單片機(jī)是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能 CMOS 8 位單片機(jī) ,片內(nèi)含 4K bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲(chǔ)器和 128bytes 的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度 ,非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn) ,兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)。功能強(qiáng)大的 AT89C51單片機(jī)可為用戶提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)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(chǔ)器 ?壽命 :1000 寫 /擦循環(huán) ?數(shù)據(jù)保留時(shí)間 :10 年 ?全靜態(tài)工作 :0Hz24Hz ?三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ?128 8 位內(nèi)部 RAM ?32 可編程 I/O 線 ?兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ?5 個(gè)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(shí)鐘電路 鑒于對(duì) AT89C51 比較熟悉 ,而且對(duì)于應(yīng)用大型功率無(wú)人看守的光伏發(fā) 電系統(tǒng) ,直接關(guān)系到運(yùn)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(jì)算 在眾多太陽(yáng)能壁燈實(shí)際 應(yīng)用中 ,很多地方的太陽(yáng)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(gè)主要的原因就是一味的降低組件成本 ,不按需求設(shè)計(jì)配置 ,減小電池板和蓄電池的使用標(biāo)準(zhǔn) ,所以導(dǎo)致在陰雨天壁燈無(wú)法提供照明。 壁燈設(shè)計(jì)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(yáng)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(dāng)?shù)氐奶?yáng)能標(biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)數(shù) h 和太陽(yáng)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(gè)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(shí)間 ,可以初步計(jì)算負(fù)載每天的功耗和與之對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)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(fù)電池容量所需要的太陽(yáng)能電池組件功率。 D。這是決定系統(tǒng)在一個(gè)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(jì)參數(shù)的確定 以某市為例 ,安裝一批太陽(yáng)能壁 燈 ,光源功率 8W,要求壁燈每天工作 11小時(shí) ,保證連續(xù) 7 個(gè)陰雨天能正常工作。當(dāng)?shù)貣|經(jīng) 114 度 ,北緯 23 度 ,年平均日太陽(yáng)輻射為 ,年平均月氣溫為 度 ,兩個(gè)連續(xù)的陰雨天間隔時(shí)長(zhǎng) 25天。根據(jù)以上資料 ,計(jì)算出光伏組件傾斜角 26 度 ,標(biāo)準(zhǔn)峰值時(shí)數(shù)約 4 小時(shí)。 負(fù)載日耗電量 : 21 式中 U 為系統(tǒng)蓄電池標(biāo)稱電壓 2 滿足負(fù)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(yáng)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(fù)蓄電池容量的太陽(yáng)能電池組件充電電流 :24 式中 為蓄電池放電深度 5 太陽(yáng)能