【正文】 設(shè)計有備用電源，在連續(xù)的極端惡劣天氣下，蓄電池電 量用完，得不到及時充電，可以自動開啟后備電源，保證路燈正常工作 。 南昌航空大學自考本科畢業(yè)論文 21 總結(jié) 這個太陽能路燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計，對城市環(huán)保、照明節(jié)能、緩解常規(guī)能源緊張的情況有積極意義，整個系統(tǒng)運行均為自動控制，工作原理簡單，安裝方便，技術(shù)可靠，適用范圍：一方面，在道路、景觀照明以及今后可能推廣的太陽能系統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)集中采 供電應(yīng)用等方面，其技術(shù)和市場很有發(fā)展前景。只需選擇供電電壓較高的比較器，就可以應(yīng)用到任何電壓等級的電路中；只需改變電阻值就可以設(shè)置任意的導(dǎo)通和關(guān)斷門限，從而可以具有一個較寬的安全范圍。當SW1 與 1 端連通時，芯片處于可重復(fù)觸發(fā)工作方式；當 SW1 與 2 端連通時，芯片南昌航空大學自考本科畢業(yè)論文 20 則處于不可重復(fù)觸發(fā)工作方式。 圖 9 紅外光控電路圖 圖 9 中，運算放大器 OP1 將熱釋電紅外傳感器的輸出信號作第一級放大，然后由 C3 耦合給運算放大器 OP2 進行第二級放 大，再經(jīng)由電壓比較器 COP1 和 COP2構(gòu)成的雙向鑒幅器處理后，檢出有效觸發(fā)信號 Vs 去啟動延遲時間定時器，輸出信號 Vo 經(jīng)晶體管 T1 放大驅(qū)動繼電器去接通負載。該組成部分采用硬件來實現(xiàn)，可以選用集成芯片 BISS000三極管 8050、光敏電阻和紅外感應(yīng)器來設(shè)計。 圖 8 過放 保護電路 比較器正端反映的是電池的采樣電壓 U3，比較器負端反映的是電池的參考電壓 U2。圖中 Q2使比較器起滯回作用，使比較電路有兩個門限電壓： VTHR 和 VTHL（ VTHHVTHL），一個滯回區(qū)。 圖 6 過充保護電路圖 當電池兩端電壓高于太陽能板兩端電壓時，可能會產(chǎn)生電池給太陽能板反向充電現(xiàn)象。 原理如圖 6 所示，圖中的 Q D D1 組成保護電路，其中 D1（ 1N4743）為穩(wěn)壓管二極管（ + V）， D1 和 D2 共同組成三極管 Q1 的偏置電路。 如圖 5 太陽能路燈總體框圖 此系統(tǒng)有兩點節(jié)能之處：第一，使用太陽能電池板發(fā)電作為能源，實現(xiàn)路燈照明的零損耗；第二，后續(xù)電路中使用光控及紅外控制節(jié)能系統(tǒng)，實現(xiàn)人到燈亮，人走燈滅的效果，同時在連續(xù)陰雨天氣下，使用后備電源 220 V 供電，保證電路正常工作。紅外控制和光控電路主要組成部分是紅外探頭、數(shù)字電路及光敏電阻，而紅外控制部分可以集成一塊芯片，即 BISS001 芯片。 ACDC 轉(zhuǎn)換電路主要由變壓器及集成穩(wěn)壓管構(gòu)成。通過全橋電路 ，一般采用 SPWM 處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用，有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。 太陽能逆變器是太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)：電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成，逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆變器按激勵方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。蓄電池廠家雖然也有自己的保護參數(shù)（企標或行標），但最終還是要向國標靠攏的。這是非?？茖W的充電管理制度。對配備一塊兩 塊蓄電池的小型系統(tǒng)而言，均充意義不大。直充保護點電壓一般也是“過充保護點”電 壓，充電時蓄電池端電壓不能高于這個保護點，否則會造成過充電，對蓄電池是有損害的。 太陽能控制器 太陽能控制器全稱為太陽能充放電控制器，是用于太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，控制多路太陽能電池方陣對蓄電池充電以及蓄電池給 太陽能逆變器負載供電的自動控制設(shè)備。采用這種充電方式，在充電初期，鉛酸蓄電池不會出現(xiàn)很大的電流，在充電后期也不會出現(xiàn)鉛酸蓄電池電壓過高，使鉛酸蓄電池產(chǎn)生析氣。鉛酸蓄電池電壓的變 化很難補償，充電過程中對落后電池的完全充電也很難完成。在充電末期只有很小的電流通過，這樣充電過程中就不必調(diào)整電流。這種方法特別適合于多個鉛酸蓄電池串聯(lián)的鉛酸蓄電池組進行充電，能使落后的鉛酸蓄電池的容量易于得到恢復(fù)，最好用于小電流長時間的充電模式。 鉛酸蓄電池充電控制方法 在太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中，對鉛酸蓄電池使用的充電控制方法直接影響到系統(tǒng)的性能。所以獲得最佳的儲能系統(tǒng)成為光伏系統(tǒng)設(shè)計的重要組成部分。但隨著蓄電池制造技術(shù)的升級，鉛酸蓄電池的維護也不再復(fù)雜。不過隨著科技的發(fā)展，普通蓄電池的壽命變得更長而且維護也更簡單了。 太陽能蓄電池的工作原理 白天太陽光照射到太陽能組件上，使太陽能電池組件產(chǎn)生一定幅度的直流電壓，把光能轉(zhuǎn)換為電能，再傳送給智能控制器，經(jīng)過智能控制器的過充保護，將太陽能組件傳來的電能輸送給蓄電池進行儲存；而儲存就需要有蓄電池，所謂蓄電池即是貯存化學能量，于必要時放出電能的一種電氣化學設(shè)備。串聯(lián)數(shù)由太陽能電池方陣的工作電壓決定，應(yīng)考慮蓄電池的均浮充電壓、線路損耗以及溫度變化對太陽能電池的影響。在實際的光伏系統(tǒng)中，增量電導(dǎo)法的實現(xiàn)對硬件的要求相對較高，控制系統(tǒng)需采用高速微處理器完成數(shù)據(jù)處理。由太陽能電池陣列輸出電氣特性知，太陽能電池陣列的輸出功率 電壓 (PV)曲線是一個單峰曲線，在最大功率點處，功率對電壓的導(dǎo)數(shù)為零。但是即使在某一周期太陽能電池陣列運行在最大功率點，由于擾動的存在，下一周期太陽能電池陣列運行點又會偏離最大功率點，因此太陽能電池陣列實際是在最大功率點附近振蕩運行，從而導(dǎo)致部分功率損失 。研究結(jié)果表明，雖然許多太陽能光伏系統(tǒng)仍然采用這種最大功率點跟蹤方法，但這種方式所帶來的功率損耗相比于微電子技術(shù)的迅速發(fā)展及微電子器件的大幅度降價，已經(jīng)顯得很不經(jīng)濟。 1. 恒電壓法 溫度一定時，在不同的日照強度下，太陽能電池陣列輸出曲線的最大功率點基本是分布在一條垂直線的附近，因此只要保持太 陽能電池陣列輸出電壓為常數(shù)且等于某一日照強度下太陽能電池陣列最大功率點的電壓，就可以大致保證在該溫度下太陽能電池陣列輸出最大功率。太陽能電池最大功率點跟蹤 (簡稱 MPPT)是其中的途徑之一，它能最大程度的利用太陽能電池轉(zhuǎn)化所得的電能。 DC/DC變換器將太陽能電池陣列轉(zhuǎn)化的電能傳送給蓄電池組存儲起來供日照不足時使用。 離網(wǎng)型的太陽能發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于偏僻山區(qū)、無電區(qū)、海島、通訊基站和路燈等應(yīng)用場所。但這種電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大，因而沒有太大發(fā)展。 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)相比離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，減少了其中的能量消耗，節(jié)約了占地空間，還降低了配置成本。而一般使用的中小型系統(tǒng)僅具有該系統(tǒng)的部分功能。在有太陽能輻射時，由太陽能電池陣列向負 載提供能量 。 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點 太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足全球能源需求的 1 萬倍。 并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電是指太陽能光伏發(fā)電連接到國家電網(wǎng)的發(fā)電的方式，成為電網(wǎng)的補充，典型特征為不需要蓄電池。 南昌航空大學自考本科畢業(yè)論文 4 第二章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的介紹 太陽能是一種能量巨大的可再生能源，據(jù)估算，太陽能傳送到地球上每 40秒鐘就有相當于 210 億桶石油的能量傳送到地球，相當于全球一天的能源。太陽能光伏電池 /組件使用壽命大大增長，可 使用 30 多年。己經(jīng)商業(yè)化、實用化的太陽能光伏電池主要有單晶硅電池、多晶硅電池、非晶硅電池、聚光電池、帶狀硅電池以及薄膜電池等幾類。20xx2020 年，太陽能光伏發(fā)電將會由獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電成本到 2020 年將約為 元/(kw 我國太陽能光伏發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 20 世紀 90 年代以來是我國太陽能光伏發(fā)電快速發(fā)展的時期，在這一時期我國光伏組件生產(chǎn)能力逐年增強，成本不斷降低，市場不斷擴大，裝機容量逐年增加， 20xx 年累計容量達 35MW，約占世界份額的 3%。相比世界發(fā)達國家，我國的光伏市場仍然處于起步階段，目前國內(nèi)生產(chǎn)的光伏電池 /組件主要用于出口 。各類大型綠色照明示范工程、 20xx 上海世界博覽會場館建設(shè)也是近期國內(nèi) 需求的主要來源之一。以德國、西班牙為代表的一些國家通過立法方 式，促進可再生能源的發(fā)展， 1999 年以來可再生能源年均增長速度均達到 30%以上。 我國擁有豐富的新能源與可再生能源可供開發(fā)利用，近十年來的高長使我國迫切需要加大對新能源和可再生能源的開發(fā)利用，以解決能源題，保障能源供應(yīng)安全。 [1] 大規(guī)模使用新能源光伏發(fā)電電能，能有效減少二氧化碳的排放，減少溫室效應(yīng)，改善地球氣候。而我國的能源資源儲量情況更是危機逼人，按 20xx 年底的統(tǒng)計，探明可開發(fā)能源總儲量約占世界總量的 %。 新能源光伏發(fā)電，作為可再生清潔能源，因其具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護簡便、資源廣闊等其 他常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點，被公認是 21 世紀重要的新能源，已廣泛應(yīng)用在并網(wǎng)發(fā)電、民用發(fā)電、公共設(shè)施以及一體化節(jié)能建筑等方面，目前晶體硅光伏發(fā)電系統(tǒng)占據(jù)新能源光伏發(fā)電市場的主要地位。 南昌航空大學自考本科畢業(yè)論文 III 目錄