智能型太陽能混合式LED路燈系統(tǒng)

作者：時間：2018-03-22 來源：電子產(chǎn)品世界

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　　這套系統(tǒng)解決方案提供的是智能型太陽能混合式發(fā)光二極管(LED)路燈系統(tǒng)。本系統(tǒng)為一項實驗性項目，對象為意法半導(dǎo)體園區(qū)停車場的LED路燈。它是一種獨立的太陽能系統(tǒng)，有交直流(AC-DC)LED驅(qū)動器做為備用電源以防電池不足。在沒有電池或電池電量不足的狀況下，它會自動轉(zhuǎn)換到恒定電流的交直流LED驅(qū)動器。這種交直流LED驅(qū)動器采用準(zhǔn)共振(Quasi-Resonant，QR)模式的功率因子修正(Power Factor Correction，PFC)，使用單級單切換以及原級感測專用控制。用來驅(qū)動LED的是HVLED001A，這是已經(jīng)商品化的LED驅(qū)動器。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/201803/377267.htm

　　LED驅(qū)動器的主要電源供應(yīng)則是來自電池這種能量儲存組件。電池利用白天最大功率點(Maximum Power Point Tracking，MPPT)的方式加以充電。根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)，MPPT在利用太陽輻射為電池充電時相當(dāng)有效率。 MPPT階段功率轉(zhuǎn)換器所測得的效率超過97%。建議使用2-phase boost直直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器做為直流LED驅(qū)動器。 2-phase交直流轉(zhuǎn)換器有助于縮小直流電大容量電容器的體積，且為了達(dá)到濾波的目的建議放在負(fù)載側(cè)。

　　根據(jù)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，功率轉(zhuǎn)換器若因老化而故障將成為一個弱點。最后它會增強(qiáng)LED驅(qū)動系統(tǒng)的壽命。直直流LED驅(qū)動器階段的效率也高于95%。之所以能提高功率轉(zhuǎn)換效率，是因為使用了高效率的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和閘極驅(qū)動IC。 LED驅(qū)動器在恒定電流下運作，是另一個可以增強(qiáng)LED壽命的參數(shù)。目前已利用高效率的數(shù)字電源轉(zhuǎn)換微控制器(STM32F3)，成功在電路板上完成測量與決策作業(yè)。

　　所有路燈都透過6LoWPAN網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相互鏈接，而該網(wǎng)絡(luò)則是利用一款名叫SPIRIT1的商品化Sub-GHz組件建置而成。路燈節(jié)點會透過6LoWPAN網(wǎng)格技術(shù)，利用免費的ISM(Industrial, Scientific and Medical;工業(yè)、科學(xué)與醫(yī)學(xué))無線電頻道(868 MHz)互相溝通。裝設(shè)了太陽能板的路燈節(jié)點，是一種可以和6LoWPAN技術(shù)(網(wǎng)格)上面的數(shù)據(jù)集中器單元交談的照明節(jié)點。

　　照明控制單元(Light Conditioning Unit，LCU)是由電力網(wǎng)和太陽能板一起負(fù)責(zé)供電。只要感測四周光線與環(huán)境，就能提供燈光自動開/關(guān)/調(diào)節(jié)功能。這套系統(tǒng)還附有尚未完全發(fā)展成熟的指令及控制中心，讓終端用戶可從任何地點，控制單一或成組的照明節(jié)點。

　　圖1為智能太陽能混合式照明管理系統(tǒng)。圖2為裝設(shè)在停車場的照明設(shè)備，內(nèi)有意法半導(dǎo)體所開發(fā)的電路板。數(shù)據(jù)集中器單元(Data Concentrator Unit，DCU)附有機(jī)載的泛歐式數(shù)字行動通訊系統(tǒng)(GSM)模塊，可以和使用通用封包無線電服務(wù)/第三代/第四代(GPRS/3G/4G)行動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的云端應(yīng)用程序進(jìn)行通訊。圖3為數(shù)據(jù)集中單元里的照明控制單元。用戶可以控制單一照明節(jié)點，或?qū)λ姓彰鞴?jié)點傳播指令。可根據(jù)天文鐘排定照明節(jié)點開/關(guān)/調(diào)節(jié)的時程。云端平臺是在微軟的Azure上進(jìn)行測試，并利用微軟Azure所提供的工具，針對數(shù)據(jù)集中單元所接收到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。圖4為云端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。這款LED驅(qū)動器的原型已在意法半導(dǎo)體園區(qū)進(jìn)行實驗驗證及與生產(chǎn)，并部署在100x150平方公尺的區(qū)域里既有的30根電線桿上。每個階段的轉(zhuǎn)換效率都超過90%，電源質(zhì)量和運轉(zhuǎn)可靠度也都表現(xiàn)極佳。