基于STM32 MCU的太陽能-LED街燈解決方案

　　1.蓄電池充電

　　當(dāng)系統(tǒng)檢測到環(huán)境光充足，控制器就會進入充電模式。蓄電池充電有兩個比較重要的電壓值：深度放電電壓和浮充充電電壓。前者代表在正常使用情況下蓄電池電能被用完的狀態(tài)， 而后者則代表蓄電池充電的最高限制電壓，這些參數(shù)應(yīng)該從蓄電池產(chǎn)品手冊上可以查到。在設(shè)計電路中針對12V蓄電池，分別設(shè)置深度放電電壓為11V和浮充充電電壓為13.8V(皆為在室溫條件下的電壓值，軟件中這兩個值增加了相應(yīng)的溫度補償)，具體充電模式如表2所示?！　?/p>

 

　　從表2中可以看到涓流充電模式和恒流充電模式會用到MPPT算法，MPPT算法有很多種方式可以實現(xiàn)，業(yè)界有不少的論文對此進行了探討，總的來說各有優(yōu)劣，設(shè)計電路中采用相對簡單的擾動觀察法來實現(xiàn)(Perturbance and Observation)。這個控制方法的基本思想是通過增大或者減少充電電路開關(guān)信號PWMCHG占空比，然后觀察輸出功率是變大還是變小，以此來決定下一步是增大還是減少占空比。由于太陽能板的輸出變化相對比較緩慢，而且是單極點，所以這種方式還是能收到比較好的效果。

　　2.蓄電池放電

　　當(dāng)系統(tǒng)檢測到周圍環(huán)境光線不足時，就會進入蓄電池給LED供電模式。LED電流通過高位電流檢測芯片(TSC101AILT)采樣送回MCU，由MCU通過調(diào)整開關(guān)信號PWMDRV占空比來獲得恒定輸出電流。為了達到節(jié)能的目的，LED的恒定電流值會根據(jù)系統(tǒng)檢測的環(huán)境光強度來調(diào)整：當(dāng)環(huán)境光由亮變暗時，系統(tǒng)的輸出電流也會相應(yīng)從小到大;當(dāng)環(huán)境光完全暗下來時，系統(tǒng)的輸出電流也達到預(yù)設(shè)的最大值。除了由環(huán)境光控制LED的輸出，用戶還可以通過設(shè)定開關(guān)DIPl~4的狀態(tài)來開啟時間控制功能， 系統(tǒng)會根據(jù)DIP1~4的設(shè)定組合來控制LED從亮5分鐘到12小時不等。

　　此外，為了提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計電路添加了針對太陽能電池板、蓄電池和LED等一系列軟硬件的保護功能。而基于此系統(tǒng)平臺，還可以從添加智能發(fā)光二極管工作模式、增加通訊模塊和采用風(fēng)光互補系統(tǒng)三方面進一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。

　　本文結(jié)論

　　太陽能-LED路燈不僅能利用清潔免費的太陽能以及高效環(huán)保的LED給道路帶來照明，而且同時可以減少溫室氣體排放，實現(xiàn)綠色照明的目的。本街燈系統(tǒng)已經(jīng)在意法半導(dǎo)體大樓入口處成功實施，所有街燈系統(tǒng)都已運行半年，工作情況正常。隨著太陽能板的價格進一步降低和LED性價比的提高，相信這個系統(tǒng)會得到越來越廣泛的應(yīng)用。