基于DSC太陽能LED照明控制驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計

　　MPPT控制采用基于占空比為控制變量的擾動觀察法，由于太陽能光伏電池的輸出呈非線性特性，為提高其利用率，對太陽能光伏電池的輸出進(jìn)行MPPT控制，以使太陽能光伏電池板的輸出功率在不同的溫度和太陽輻射強度下的達(dá)到最大化，見圖4，本設(shè)計是將MPPT和DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)合起來，用高效率的轉(zhuǎn)換器起太陽能光伏電池負(fù)載的阻抗變換作用，再在DSC的控制和管理下，尋求太陽能LED照明驅(qū)動系統(tǒng)的最大功率跟蹤。升壓轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出電壓見下式，降壓轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出電壓關(guān)系見公式(2)：

　　式中Uout為輸出電壓，Uint為輸入電壓。D為PWM的占空比，可通過調(diào)節(jié)占空比來調(diào)節(jié)輸出端的電壓。對于VT4通路，可通過調(diào)節(jié)PWM2H輸出驅(qū)動的占空比，從而調(diào)節(jié)負(fù)載電流，因此，通過對PWM變換器的反饋控制，可將光伏系統(tǒng)的工作點跟蹤穩(wěn)定在最大功率點。

　　蓄電池是太陽能LED照明系統(tǒng)的重要部件，蓄電池的管理控制不僅影響到蓄電池和整個系統(tǒng)的工作效率，也極大影響蓄電池的工作壽命。通常關(guān)注的是放電深度、充電程度和溫度等3個方面，本設(shè)計采用DSC集中控制管理，是將蓄電池的管理和MPPT的工作過程統(tǒng)一控制進(jìn)行，即進(jìn)行蓄電池的MPPT充電管理方式，蓄電池控制和處理的內(nèi)容有電池容量、三階段充電電池端電壓和電流測控、放電深度控制、溫度補償控制等。

　　MPPT程序模塊流程如圖5所示。在初始化后，通過電流和電壓的采樣測量，可獲得光伏電池的輸出功率，在輸出電壓穩(wěn)定的狀態(tài)下，通過電流占空比的微調(diào)DD，使光伏電池的輸出電流有微量變化DI，再檢測光伏電池的輸出功率的變化，在設(shè)定的算法和當(dāng)時的環(huán)境變量情況下，判斷DP的變化方向，再來決定下一階段的占空比的變化方向，見圖4。如果功率的變化小于了設(shè)定的微小量ε，則判定找到了最大輸出功率點，只有到下一工作狀態(tài)時，才繼續(xù)尋找新的最大輸出功率工作點。

　　LED照明驅(qū)動控制電路

　　本設(shè)計的LED照明驅(qū)動控制為PWM方式恒壓恒流控制，可調(diào)光多路大功率LED驅(qū)動控制，如圖6所示。電感L3、功率MOSFET管VT6和VD4構(gòu)成升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器，通過控制PWM3H輸出的PWM的占空比，獲得一個穩(wěn)定的輸出電壓，PWM3L、PWM4H和PWM4L這3個PWM通道進(jìn)行多路LED照明的恒流控制，R21、R23、R25提供LED照明驅(qū)動電路的電流反饋采樣，U5是數(shù)字溫度傳感器DS18B20，通過單總線1-wire BUS和數(shù)字信號控制器dsPIC33F進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，將LED照明光源的溫度送給DSC，R16向DSC提供輸出電壓采樣，DSC將各路采樣反饋參數(shù)和程序的設(shè)置參數(shù)進(jìn)行對比后，通過調(diào)節(jié)各PWM的占空比，使LED照明光源得到穩(wěn)定設(shè)置的驅(qū)動電壓和電流。VT7、VT8和VT9在DSC的數(shù)字PWM信號控制下，使LED光源實現(xiàn)寬的調(diào)光范圍，在數(shù)字信號控制器DSC的控制管理下，對LED照明光源的驅(qū)動控制具有全面的過壓、過流和熱防護功能。

　　結(jié)語

　　本文對太陽能LED照明驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行了分析和研究，并針對太陽能光伏電池的特性，提出了基于數(shù)字信號控制器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的MPPT控制方式，結(jié)合大功率LED照明的驅(qū)動特性，設(shè)計了一種以DSC為控制核心的全數(shù)字化PWM式太陽能LED照明控制系統(tǒng)，具有恒壓恒流控制性能，寬范圍調(diào)光能力，能從多個方面保護和改善蓄電池的工作狀態(tài)，延長蓄電池的使用壽命，采用數(shù)字PWM式的MPPT控制，能使太陽能光伏電池工作在最佳功率輸出狀態(tài)。