【正文】 伏發(fā)電系統(tǒng)，從 2021 年到2020 年，中國光伏發(fā)電的市場主流將會由獨立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統(tǒng)。中國太陽能光伏電池生產(chǎn)成本已大幅下降，目前太陽能電池的價格大約是 34 元 /瓦 . 太陽能電池的封裝形式主要有 2 種，層壓和滴膠，層壓工藝可以保證太陽能電池工作壽命 25 年以上，滴膠雖然當(dāng)時美觀，但是太陽能電池工作壽命僅僅 1~2 年 .因此，1W 以下的小功率太陽能草坪燈 ,在沒有過高壽命要求的情況下，可以使用滴膠封裝形式，對于使用年限有規(guī)定的太陽能燈， 最好 使用層壓的封裝形式 .另外，有一種硅凝膠用于滴膠封裝太 陽能電池，據(jù)說工作壽命可以達到 10 年 .由此可以看出使用層壓工藝的 3 太陽能電池的壽命是比較長的 . 鋰 電池的壽命也比較長 ,只要充放電控制部分做得好一些以保證蓄電池不要過充過放等 . 由以上分析可知 ,做一個小的庭院燈價格為 20213000 元 (包括蓄電池 ,控制器 ,LED 燈 ),功率更大的路燈價格更是昂貴 .總體價格高 ,但一次性投資便可使用 2030年 ,既省去以后 30 年的電費和維護費。太陽能電池單體工作電壓為 一 V，工作電流為 2025 mA/cm2，一般不能單獨作為電源使用。太陽能電池組件再經(jīng)過串聯(lián)、并聯(lián)并裝在支架上，就構(gòu)成了太陽能電池方陣，它可以滿足負載所要求的輸出功率，如圖 所示。光被晶體硅吸收后 ，在 PN 結(jié)中產(chǎn)生一對對的正、負電荷，由于在 PN 結(jié)區(qū)域的正、負電荷被分離，于是一個外電流場就產(chǎn)生了，電流從晶體硅片電池的底端經(jīng)過負載流至電池的頂端。太陽能電池吸收的光子越多，產(chǎn)生的電流也就越大。 硅太陽能電池的種類 ： 目前世界上有三種已經(jīng)商品化的硅太陽能電池，即單晶硅 4 太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。多晶硅太陽能電池晶體方向的無規(guī)則性，意味著正、負電荷對并不能全部被 PN 結(jié)電場所分離，因為電荷對在晶體與晶體之間的邊界上可能因晶體的不規(guī)則性而損失，所以多晶硅太陽能電池的效率一般要比單晶硅太陽能電池稍低。非晶硅太陽能電池屬于薄膜電 池，造價低廉，但光電轉(zhuǎn)換效率比較低，穩(wěn)定性也不如晶體硅太陽能電池，目前多用于弱光性電源，如手表，計算器等的電池。 圖 太陽能電池的 IV 特性曲線 I電流； Isc短路電流； Im最大工作電流 V電壓； Voc開路電壓； Vm最大工作電壓 Pm最大功率 IV 曲線顯示了通過太陽能電池組件傳送的電流 Im 與電壓 Vm 在特定的太陽輻照度下的關(guān)系。太陽能電池組件的輸出功率等于流經(jīng)該組件的電流與電壓的乘積，即 P= V* ，例如 ，通過增加負載的電阻值或組件的電壓從 0(短路條件下 )開始增加時，組件的輸出功率亦從 0 開始增加，當(dāng)電壓達到一定值時，功率可達到最大。組件輸出功率達到最大值的 點，稱為最大功率點 。該點所對應(yīng)的電流，稱為最大功率點電流 5 Irn (又稱為最大工作電流 )。 隨著太陽能電池溫度的增加，開路電壓減小，大約溫度每升高 1℃，每片電池的電壓減少 5 mV，相當(dāng)于在最大功率點的典型溫度系數(shù)為 0. 4 % /℃ 。 太陽能電池的可靠性在很大程度上取決于其防腐、防風(fēng)、防雹、防雨等能力。太陽能電池的封裝方式主要有以下兩種 : 。這種密封方式存在的一個主要問題是玻璃板與接線盒之間的連接。 。合金薄片的主要功能是防潮、防污。在這種太陽能電池組件中，電池與接線盒之間可直接用導(dǎo)線連接。太陽能電池組件是由多片太陽能電池組合而成，用以達到期望的電壓值。這就是所謂熱島效應(yīng)。 鋰電池的特性 鋰離子電池具有重量輕、容量大、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點，因而得到了普遍應(yīng)用 ——現(xiàn)在的許多數(shù)碼設(shè)備都采用了鋰離子電池作電源，盡管其價格相對來說比較昂貴。此外，鋰離子電池幾乎沒有“ 記憶效應(yīng)”以及不含有毒物質(zhì)等優(yōu)點也是它廣泛應(yīng)用的重要原因。特別是 LED 技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了其關(guān)鍵性突破，并且其特性在過去 5 年中有很大地提高。另外， LED 由低壓直流供電，其光源控制成本低，調(diào)節(jié)明暗，頻繁開關(guān)都是可能的，并且不會對 LED 的性能產(chǎn)生不良影響。 4. 太陽能路燈的 主要功能和 組成 主要功能 ： a：根據(jù)鋰電池的充電特性，利用程序控制能夠很好地為鋰電池充電。 b：根據(jù)光的強度可以精確地判斷出是白天還是夜晚，從而控制路燈的開和關(guān)。 d：照明部分還設(shè)有獨立的驅(qū)動電路，能夠使 LED 正常工作保證LED 的使用壽命。它 的結(jié)構(gòu) 和連接方法 如下圖 ： 圖 太陽能路燈的組成 7 5. 太陽能路燈控制器 原理 控制器是太陽能路燈的核心部分，下面對控制器進行詳細的介紹： 通過對電池的電壓和充電電流這兩個參數(shù)的檢測判斷，控制兩個場效應(yīng)管的開通和關(guān)斷，達到各種控制和保護功能。調(diào)整脈沖的占空比，可以控制流過燈的電流，也可以控制燈的開和關(guān)，高電平燈就關(guān)， 低電平燈就開。 圖 畫的是一個同 相 比例放大電路，運算放大器使用的是 LM358里其中的一個 ，根據(jù)運算放大器“虛短”與“虛斷”可以得到： 所以，運算放大器放大倍數(shù)： 圖 電壓放大電路 8 用一個小電阻來檢測電流存在的問題是 ： 對電池的電壓有一定的影響，因為當(dāng)電流比較大時，電池分給小電阻的電壓也就大。用小電阻檢測電流存在的另外一個問題是 :小電阻的阻值會發(fā)生變化。例如，絕大多數(shù)金屬 導(dǎo)體的電阻都隨溫度的升高而升高，當(dāng)電流通過金屬導(dǎo)體時，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使金屬導(dǎo)體的溫度升高，電阻就不是常數(shù)，而是隨著電流或電壓變化的。這是由于小電阻阻值隨溫度變化而造成的。 使用 MATLAB 求出系數(shù) a(1)和 a(2)： clear datax=[1:39]39。 a2=[,]。 a4=[,]。 %原始數(shù)據(jù) A=[datax,ones(39,1)]。a=A\B,r=1/a(1)。.39。 %繪出原始數(shù)據(jù)值點 10 x=0::39。 plot(x,y1)。 運行以上程 序得： a(1)= a(2)= 所以這 組數(shù)據(jù) 可以用關(guān) 系式y(tǒng)1=*x+———— （ 1） 來表示。 使用 MATLAB 求出系數(shù) a(1)和 a(2)： clear datax=[1:39]39。 a2=[,]。 a4=[,]。 %原始數(shù)據(jù) A=[datax,ones(39,1)]。a=A\B,r=1/a(1)。.39。 %繪出原始數(shù)據(jù)點圖 11 x=0::39。 plot(x,y2)。 運行以上程 序得： a(1)= a(2)= 所以這 組數(shù)據(jù) 可以用關(guān) 系式y(tǒng)2=*x+———— （ 2）來表示。 鋰電池充電控制 鋰電池的充電過程 上面介紹了電 壓，充電電流的檢測。鋰電池的充電曲線如下圖 ： 12 圖 鋰電池的充 電曲線 鋰電池的充電過程： ,電池電量很低 (例如低于 13V), 那么必須用小電流 (大概為 )開始充電，即涓流充電 .如果電壓高于 13V 就不必進行這個步驟 . 小電流充電是為了保護電池，避免大電流沖擊給電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)帶來損害（電池在電壓很低的時候遇到大電流會受到的傷害比電壓高的時候高得多）。 3. 當(dāng)電池電 壓達到或接近充滿電壓（如 左右）時，則要開始轉(zhuǎn)入恒壓充電，因為達到了充滿電壓，這時就可以保持電壓基本不變，逐漸減小充電電流，如果不轉(zhuǎn)入小電流充電，就可能導(dǎo)致電壓過高，有過充的危險，過充也是對電池有害的。 當(dāng)電流減少到大概 左右 ,就停止充電 . 具體的控制原理 本方案采用 PWM 脈沖調(diào)制控制保護技術(shù) ,不僅能有效地保護蓄電池 ,防止過充電現(xiàn)象的發(fā)生 ,還能快速、平穩(wěn)地為蓄電池充電。鋰電池的充電曲線圖如圖 具體的控制電路如圖 13V 時，單片機輸出一個相應(yīng)占空比的脈沖，控制三極管 （ Q1） 通和斷的時間， 從而控制場效應(yīng)管 IRFZ44（ Q3） 的通 13 和斷，使到充電的電流為 左右，此時處于預(yù)充狀態(tài)。單片機輸出一個高電壓 （相當(dāng)于 PWM 占空比為 0） ，三極管（ Q1）導(dǎo)通，場效應(yīng)管 IRFZ44（ Q3） 處于截斷狀態(tài)， 此時太陽能電池板以最大的電流為蓄電池充電 恒流充電。當(dāng)電流小于一個值（ ）時，單片機就輸出一個低電平，使場效應(yīng)管 IRFZ44（ Q3） 完全導(dǎo)通，停止給蓄電池充電。為了提高可靠性，降低成本，通過大量的試驗、分析、比較得出：以 3 A 電流 工作，可選用 IRFZ44， IRF540，IRF530， 50N60 等 MOS 管，基本不需加散熱器；在 5 A 電流工作，須加小散熱器；在 8 A 電流工作，用 2807， 3205， 150， 064 等 MOS 管要加小散熱器，其它 MOS 管要加大散熱器，在 1O A 以上電流工作，都應(yīng)該加大散熱器， 2807， 3205， 150， 064MOS 管帶載能力較強，價格高。 照明部分的控制 14 照明燈的亮和滅的控制原理如上圖 6，當(dāng)單片機控制照明燈的控制腳輸出高電平（ 5V）的時候，三極管 Q2 就會導(dǎo)通， 三極管 Q2 集電極 E 的電壓變低（約為 0V），此時加到場效應(yīng)管（ Q4）柵極的電壓就會變低，場效應(yīng)管就截止，流過照明