[發明專利]一種基于MPPT光伏氙氣路燈照明系統

在審

• 申請號: 201810957354.3
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109121271A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 林臻輝
• 申請（專利權）人: 江蘇優為視界科技有限公司
• 主分類號: H05B41/14
• 分類號: H05B41/14
• 代理公司: 北京潤文專利代理事務所(普通合伙) 11317
• 代理人: 王曄

本發明涉及一種基于MPPT光伏氙氣路燈照明系統裝置，系統在同一主電路中實現太陽能充放電控制和恒流驅動一體化，采用雙向直流變換器電路；雙向直流變換器電路，實現光伏發電與氙氣輸出兩者間自動切換，即在白天有光照時，雙向變換器切換為輸入模式，對太陽能電池發電進行蓄電池儲存；夜晚或無光照時，雙向變換器切換為輸出模式，蓄電池通過直流變換器放電，提供氙氣路燈照明電能。

技術領域

本發明涉及一種基于MPPT光伏氙氣路燈照明系統。

背景技術

傳統光伏氙氣路燈照明設備采用光伏發電儲能系統和氙氣驅動電路的兩個獨立系統組合而成，導致安裝復雜、成本高、可靠性差等缺點。為此，本發明所設計光伏氙氣路燈照明系統，采用光伏發電儲能控制與氙氣恒流驅動共用一套電路，電路利用率提升，降低了制造成本。對促進節能環保氙氣路燈照明的普及推廣有重大的現實意義。本發明給出了該系統的硬件設計和軟件設計的具體方案，最后對所設計的樣品實驗測試，達到了預期的效果。

發明內容

一種基于MPPT光伏氙氣路燈照明系統，系統在同一主電路中實現太陽能充放電控制和恒流驅動一體化，采用雙向直流變換器電路；雙向直流變換器電路，實現光伏發電與氙氣輸出兩者間自動切換，即在白天有光照時，雙向變換器切換為輸入模式，對太陽能電池發電進行蓄電池儲存；夜晚或無光照時，雙向變換器切換為輸出模式，蓄電池通過直流變換器放電，提供氙氣路燈照明電能；電路中單片機及其驅動電路控制充電和放電過程的切換，以及充電電壓和氙氣路燈電流大小；系統蓄電池一組充電電壓13V，太陽能板開路電壓達到21.5V；充電采用降壓處理，方案是采用Buck拓撲結構的DC/DC轉換電路；蓄電池放電采用Boost的DC/DC轉換電路，為氙氣驅動提供電能；系統的主電路為雙向DC/DC變換電路，包括一個電感和多個功率MOS開關管、電容。此電路通過MOS功率管Q4和Q1兩個開關控制Buck充電和Boost放電的切換。

其中，雙向DC/DC變換電路的光伏充電的工作過程為：MOS管Q2、Q1斷開，形成Buck結構DC/DC變換電路；單片機控制Buck電路的MOS管Q4的開關，輸出一定的電壓或電流，對蓄電池充電；光伏太陽能板只有在一個特定輸出電壓下，才能得到最大的光電轉換效率；由單片機控制MOS開關管Q4的PWM信號占空比，調整等效Buck變換電路的輸出電壓和輸入電壓的大小。在適當的精度范圍內，實現充電環節的MPPT控制。

本系統采用太陽能專用膠體蓄電池，一組的工作輸出電壓DC12V，而氙氣路燈負載的工作電壓范圍在DC36～48V，系統蓄電池放電過程，采用Boost變換電路進行DC電壓的變換，MOS開關管Q2接通Boost回路，蓄電池儲蓄的電能向路燈負載放電；通過單片機調整開關管Q1的PWM信號，調節輸出電流氙氣電流的大小，實現對氙氣負載的恒流驅動；控制系統的單片機是一個10位連續漸近式模數轉換器(ADC1)，提供多達5個多功能的輸入通道和一個內部多路復用輸入通道；16位通用定時器，帶有3個CAPCOM通道(IC、OC或PWM)，可滿足本系統的控制功能要求；系統以單片機為控制核心，外圍電路包括數據采集、PWM和I/O控制等信號的驅動電路；光照強度、溫度，蓄電池、光伏陣列和氙氣負載的電壓/電流參數信息，通過相應的驅動電路轉化送入STM8的 ADC接口，進行AD轉換。根據程序算法，控制信號單元輸出信號，通過驅動電路控制對應的MOS開關管，實現MPPT充電、氙氣恒流供電；用紅外遙控器與主機進行通信，設置所需工作參數，主機人機界面顯示相應工作狀態。系統通過對蓄電池電流、電壓等數據的采集控制，還具有對蓄電池過充、過放等各項保護功能。

附圖說明

圖1為本發明提供的基于MPPT光伏氙氣路燈照明系統的主電路圖。

圖2為本發明提供的基于MPPT光伏氙氣路燈照明系統的控制設計框架圖。

具體實施方式