智能光伏節(jié)電照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：針對現(xiàn)有太陽能系統(tǒng)普遍存在的效率低，壽命短，運(yùn)行不穩(wěn)定等問題，提出一種應(yīng)用于太陽能照明系統(tǒng)的新型智能控制器。實(shí)現(xiàn)了基于芯片CN3717的蓄電池能量智能管理，芯片對蓄電池在不同狀態(tài)下進(jìn)行充電，延長了蓄電池的壽命，由光敏電路控制的負(fù)載電路也極大程度提高了蓄電池的使用效率，滿足了太陽能照明系統(tǒng)在不同工作狀態(tài)下的穩(wěn)定運(yùn)行與準(zhǔn)確切換的要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方案的有效性。
關(guān)鍵詞：太陽能照明系統(tǒng)；蓄電池；LED；控制電路

隨著煤炭，石油，天然氣等不可再生能源的日趨枯竭，能源問題己經(jīng)成為制約人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要問題之一，太陽能作為無污染的可再生的綠色能源，越來越受到世界各國的青睞，充分開發(fā)利用太陽能是各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略，是解決能源與環(huán)境保護(hù)的主要對策之一目前，利用太陽能的有效途徑就是將它轉(zhuǎn)換成電能的光伏發(fā)電技術(shù)，而太陽能照明系統(tǒng)就是光電轉(zhuǎn)換的一個(gè)重要用途。
在光伏發(fā)電技術(shù)使用過程中，不少產(chǎn)品沒有按照光伏發(fā)電的工作特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)則來設(shè)計(jì)，往往使系統(tǒng)無法長期正常運(yùn)行，有些產(chǎn)品雖然使用了智能控制，光伏電池的工作特點(diǎn)雖然達(dá)到了滿足，但是其成本較高也是個(gè)不可忽視的問題。
文中介紹了一種基于CN3717芯片控制的獨(dú)立型太陽能LED照明系統(tǒng)，能更好的解決以上存在的問題。在白天，太陽能電池板把吸收的太陽輻射光經(jīng)廣電轉(zhuǎn)換后由CN3717給鉛酸蓄電池充電，再由蓄電池給由光敏電路控制的LED負(fù)載供電，CN3717對蓄電池具有過充過放保護(hù)功能，同時(shí)提高了系統(tǒng)的效率。
基于芯片的能量管理電路，通過檢測太陽能電池和蓄電池的電壓，并根據(jù)光敏電路來確定系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的自動控制。

1 系統(tǒng)組成
太陽能LED照明系統(tǒng)由太陽能電池板，蓄電池，CN3717控制電路，和光敏控制的LED燈組成，如圖1所示。

太陽能電池：太陽能電池是太陽能照明系統(tǒng)的輸入，為整個(gè)系統(tǒng)提供照明和控制所需電能。在白天光照條件下，太陽能電池將所接收的光能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)充電電路對蓄電池充電：天黑后，太陽能電池停止工作，輸出端開路。本設(shè)計(jì)采用10 W多經(jīng)太陽能鋼化玻璃封裝的電池板，吸光效果好，IP65等級防護(hù)。
CN3717控制電路：CN3717是PWM降壓模式鉛酸電池充電管理集成電路，獨(dú)立對鉛酸電池充電進(jìn)行自動管理，CN3717具有涓流，恒流，過充電和浮充電的幾個(gè)模式。非常適合鉛酸電池的充電，特別是在陰雨天太陽光照不足的情況下，也能充分對蓄電池進(jìn)行充電，保證照明系統(tǒng)的正常使用。同而提高太陽電池板的效率。
蓄電池：作為太陽能照明系統(tǒng)的儲能環(huán)節(jié)，白天蓄電池將太陽能電池輸出的電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存起來，到夜間再轉(zhuǎn)換回電能輸出到照明負(fù)載。全天中智能控制器的電源一直由蓄電池供給。本設(shè)計(jì)采用的是12 V，4 A免維護(hù)蓄電池，過充過放保護(hù)裝置，有效地保護(hù)蓄電池的使用壽命。
LED照明系統(tǒng)：本設(shè)計(jì)采用的是超亮LED，每個(gè)LED的功率只有0．6 W，但亮度超過100 LM，相當(dāng)于日光燈10 W的光通量，多棱角折射PC面罩，時(shí)光元更透徹、不刺眼。即使在陰雨天電池達(dá)不到充分充電的情況下低功率的LED燈也能持續(xù)的工作。

2 太陽能控制電路設(shè)計(jì)
太陽能控制電路是控制太陽能電池方陣對鉛酸蓄電池充電以及蓄電池給負(fù)載供電的自動控制電路。它對蓄電池的充，放電條件加以規(guī)定和控制，是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分。
本文設(shè)計(jì)的充電控制器用CN3717芯片作為主控器件，通過涓流，恒流，過充電和浮充電四種模式對蓄電池進(jìn)行保護(hù)性充電。如圖2所示為CN3717控制電路。