[實用新型]一種基于MPPT的風光互補路燈控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420545543.7
• 申請日: 2014-09-22
• 公開（公告）號: CN204131788U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 吳玉香;唐一純;文尚勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H05B37/02
• 分類號: H05B37/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本實用新型涉及一種路燈控制器，尤其涉及一種基于MPPT的風光互補路燈控制器。

背景技術

大力發(fā)展低碳經(jīng)濟是人類實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的重要途徑就是可再生能源的利用，在眾多可再生能源中，由于碳的零排放，風能和太陽能是21世紀最被看好的可再生能源。我國的風力資源非常豐富，其中陸地可開發(fā)的裝機容量居世界首位，我國同樣也是太陽能資源大國，在風力資源和太陽能資源都比較一般的廣大地區(qū)，混合利用這兩種能源的風光互補發(fā)電技術能夠發(fā)揮太陽能和風能資源互補的優(yōu)勢，從一定程度降低了對資源要求的門檻，使得新能源的應用更加廣泛。路燈是城市中的基礎設施，路燈耗電的情況非常嚴重，低壓輸電線路也存在很大損耗，故采用風光互補路燈可以達到節(jié)能減排的目的。傳統(tǒng)的風光互補路燈控制器存在一些缺陷：對蓄電池的充電方式為單一的直充方式，如果外界環(huán)境為風力很小的陰雨天氣，則電池處于虧點狀態(tài)，如果外界風力大且光照充足，則會容易卸掉能量，充電效率低下；監(jiān)控性差，無法對路燈進行實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障，維護的工作量大；沒有通訊接口，無法構成網(wǎng)絡，更不能進行統(tǒng)一的集中管理；電池和負載具有時變特性，安全性穩(wěn)定性不佳。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的首要目的在于克服傳統(tǒng)的風光互補路燈控制器充電效率低下，監(jiān)控性差，無法進行統(tǒng)一集中管理，安全性穩(wěn)定性不佳等問題，提供一種基于MPPT的風光互補路燈控制器，該控制器能方便對路燈設備和控制設備進行網(wǎng)絡化監(jiān)控管理。

本實用新型的另一目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于MPPT的風光互補路燈控制器的控制方法，該控制方法采用分時段控制方式和一種MPPT控制方法解決蓄電池和負載的時變性問題，同時提高光伏發(fā)電的效率。

本實用新型的首要目的可以由下述的技術方案實現(xiàn)：一種基于MPPT的風光互補路燈控制器，處理器模塊、電壓電流檢測模塊、輔助電源模塊、工作狀態(tài)指示模塊、RS232串口通信模塊、Zigbee無線通信模塊、均衡充電電路、保護電路、卸荷電路、PWM驅(qū)動電路和LED驅(qū)動電路。所述處理器模塊與RS232串口通信模塊、Zigbee無線通信模塊連接；所述電壓電流檢測模塊、輔助電源模塊、工作狀態(tài)指示模塊、均衡充電電路、保護電路、卸荷電路、PWM驅(qū)動電路、LED驅(qū)動電路分別與處理器模塊連接。電壓電流檢測模塊包括對光伏電池板的輸出電壓、風力發(fā)電機整流后的輸出電壓、直流母線電壓、蓄電池充電電壓、蓄電池電流、光伏充電電流和風力發(fā)電充電電流進行實時檢測，再經(jīng)過單片機進行AD轉(zhuǎn)換后將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。輔助電源模塊采用蓄電池供電方式，通過DC/DC變換為系統(tǒng)各模塊和控制電路提供穩(wěn)定的供電電源。工作狀態(tài)指示模塊將電壓電流檢測模塊采樣處理后的電壓電流量經(jīng)過單片機處理后通過數(shù)碼管顯示。均衡充電電路與處理器模塊連接，同時與風光互補路燈蓄電池組連接，由電感、MOSFET和二極管構成，蓄電池組出現(xiàn)電壓不均衡會觸發(fā)MOSFET，電能存儲在電感中，當MOSFET關斷時，電感、二極管、能量較低的電池構成新的回路，電感中存儲的能量就轉(zhuǎn)移到能量較低的電池中，實現(xiàn)了均衡充電。保護電路由開關管和繼電器組成，包括蓄電池過充過放保護電路、蓄電池反接保護電路、太陽能電池組反接保護電路。卸荷電路采用PWM卸荷電路，單片機發(fā)出PWM控制信號，經(jīng)過推挽電路放大后，驅(qū)動MOS管，大功率電阻與MOS管串聯(lián)，起到消耗能量的作用，主控電路通過電壓檢測電路來檢測風力發(fā)電機整流后的電壓，當風力發(fā)電機的電壓達到設定點時，主控電路發(fā)出PWM信號，控制MOS管的通斷，從而實現(xiàn)控制大功率電阻接入風機電路的時間，大功率電阻本身具有卸荷的功能，可以使風力發(fā)電機多余的電量轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。PWM驅(qū)動電路采用單片機產(chǎn)生PWM信號控制BUCK電路的開關管和卸荷電路。LED驅(qū)動電路通過恒流驅(qū)動芯片驅(qū)動LED路燈。與此同時，Zigbee無線通信模塊將所有路燈及充放電設備連成網(wǎng)絡，將設備的狀態(tài)信息傳送至遠端服務器，便于統(tǒng)一監(jiān)控集中管理。單片機通過RS232串口通信模塊與上位機通信，將數(shù)據(jù)上傳至上位機從而記錄電壓電流的采樣值和蓄電池的運行狀態(tài)。

所述的一種基于MPPT的風光互補路燈控制器，所述的處理器模塊包括單片機、時鐘電路、復位電路和電源電路，單片機采用ATmega48單片機。

所述的一種基于MPPT的風光互補路燈控制器，所述的電壓電流檢測模塊包括對光伏電池板的輸出電壓、風力發(fā)電機整流后的輸出電壓、直流母線電壓、蓄電池充電電壓、光伏充電電流和風力發(fā)電充電電流進行實時檢測。