CN101666457A - 风能、光能、市电互补led智能照明系统 - Google Patents

风能、光能、市电互补led智能照明系统 Download PDF

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邱望标
罗文平
龙智
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Abstract

本发明公开了一种风能、光能、市电互补LED智能照明系统，该系统包括太阳能电池板或风能发电机组、能量控制器、蓄电池组、微控制器和LED照明灯，太阳能电池板将太阳的辐射能力转换为电能送至蓄电池中存储起来，风能发电机组将风能发电送至蓄电池中存储起来；能量控制器对充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电；蓄电池存储满足照明需要的电能；微控制器用以实现照明灯系统自动控制，实现照明灯亮度的自动调节；LED照明灯则是照明光的光源。本发明具有以下优点：①充分利用风能、太阳能等绿色新能源，可缓解能源紧张状况；②本系统安装简单、方便；③运行维护成本低廉；④整个系统运行均为自动控制。适用于风能、光能资源丰富的地区。

Description

风能、光能、市电互补LED智能照明系统
技术领域
本发明涉及电能存储系统，进一步来说，涉及用于电池组充电或电池组向负载供电的控制系统。
背景技术
太阳能光伏发电属于可再生能源，也是目前应用最广泛、前景最好的可再生洁净能源。目前市场上流行的太阳能路灯虽然能够满足基本的照明需要，但是由于没有考虑到能源的有效利用导致许多白天贮存的能量白白地浪费，例如路灯的亮度一直保持不变，功率损耗也不能根据周围环境的变化而适时调节，这种运行方式所浪费的能量是非常可观的。
近年来，人们研究了能源转换的一些技术方案，希望将风能、光能等能源与市电互补使用，例如中国专利申请CN98240046.2号“智慧型太阳能照明电充放电控制装置”、CN99122223.7号“太阳能电池及负载互动操控系统”、CN200410001568.1号“智能型电源供应器及其控制方法”、CN200510083051.6号“能源系统及其控制方法”、CN 200810060462.7号“一种太阳能与市电互补式不间断供电系统”等。这些技术方案都有能源切换的功能，但将风能、光能等能源与市电互补作为补充或调剂能源，技术方案还不多。迄今为止，人们依然在探索新的能源与市电互补的智能照明系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种风能、光能、市电互补LED智能照明系统，既利用风能和太阳能，同时又不影响照明质量，降低照明成本，从而达到利用可再生能源的目的。
为实现这一目的，发明人提供的风能、光能、市电互补LED智能照明系统，包括太阳能电池板或风能发电机组、能量控制器、蓄电池组、微控制器和LED照明灯，太阳能电池板的作用是将太阳的辐射能力转换为电能送至蓄电池中存储起来，风能发电机组的作用是将风能发电送至蓄电池中存储起来；能量控制器的作用是对充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电；蓄电池用来存储满足照明需要的电能；微控制器用以实现照明灯系统自动控制，实现照明灯亮度的自动调节；LED照明灯则是照明光的光源。
上述太阳能电池板是单晶硅太阳能电池，或是多晶硅太阳能电池，或是非晶硅太阳能电池。发明人指出：在太阳光充足日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低；在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定；非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。
上述风力发电机组是由通用的风力发动机组成的。
上述能量控制器具有照明灯智能控制功能，即具有光控、时控功能，还具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长照明灯的工作时间；在温差较大的地方，能量控制器还具备温度补偿功能。
上述蓄电池组是铅酸蓄电池组；或是Ni-Cd蓄电池组，或是Ni-H蓄电池组。发明人指出：蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。通常太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作；太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20％～30％，才能保证给蓄电池正常蓄电；蓄电池容量以比负载日耗量高6倍以上为宜。
上述微控制器是单片机，对LED照明灯、太阳能或风能发电、蓄电池组电流、电压等参数的监测和采样，经过分析处理，输出控制信号控制蓄电池的充放电，并通过相关信号自动选择市电或蓄电池给负载供电。
上述微控制器应用带光敏电阻的光电检测传感器采集光信号，控制单片机开始工作的时间；采用市售的人体热释电红外传感器采集人体信号，经过单片机的A\D转换，控制LED小方阵的点亮个数，实现对LED亮灭的控制。
上述LED照明灯包括有色透明发光二极管或无色透明发光二极管、灯杆及灯具外壳，发明人指出：LED灯光源，寿命长，可达10万小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，照度为50～80Lm/w；灯杆及灯具外壳采用常规的产品即可。
上述LED照明灯由4个LED组成一个LED小方阵，多个小方阵组成一盏照明灯，控制各个LED小方阵的亮灭来达到调节照明灯亮度的目的。
本发明提供的风能、光能、市电互补LED智能照明系统工作原理是：
把光伏电池或风力发电机组等可再生能源接入蓄电池组，给蓄电池充电；控制器通过输出控制信号同时给LED照明灯供电。控制器对各照明灯负载、光伏电池或风力发电机组、蓄电池组电流、电压等参数的监测和采样，经过分析处理，输出控制信号控制光伏电池或风力发电机组、蓄电池的充放电，并选择市电或蓄电池给负载给供电。
发明人指出：LED照明灯的工作电压一般为12V或24V，属安全电压，无须电气保护接地，但金属灯杆应做防雷接地，接地电阻不大于10Ω。
本发明的风能、光能、市电互补LED智能照明系统具有以下优点：①风能、太阳能作为一种绿色环保的新能源，“取之不竭、用之不尽”，充分利用太阳能资源，对缓解常规能源紧张的情况有积极意义；②照明灯安装简单、方便，无需像普通路灯那样做铺设电缆等大量基础工程，只需要有一个基座固定，所有的线路和控制部分均放置在灯架之中，形成一个整体；③运行维护成本低廉；④整个系统运行均为自动控制，无需人工，几乎不产生维护成本。适用于风能、太阳能资源丰富的地区，也适用于风能、太阳能资源较丰富的地区，还适用于太阳能可利用区。
具体实施方式
实施例将本智能照明系统应用于道路照明。
该道路照明系统为太阳能和市电互补LED智能照明系统。系统由太阳能电池板或风能发电机组、能量控制器、蓄电池组、微控制器和LED照明灯组成。太阳能电池板选用目前发展最成熟的单晶硅太阳能电池，蓄电池组选用铅酸蓄电池组，采用广东安池东电子有限公司生产的AP系列阀控试铅酸蓄电池组成，其具体型号和参数如下：AnsiPower AP12-200系列12V 200Ah蓄电池；微控制器选用ATMEL公司生产的AT89C52单片机，它是一个低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元；选用以硫化隔制成的带光敏电阻光电检测传感器，选用日本尼赛拉(NICENA)公司生产的型号为RE200B的人体热释电红外传感器；LED照明灯选用深圳市弘彩光电有限公司生产的大功率LED。
该照明工程应用于小区道路照明，太阳能电池总功率为1500W，供电电压为低压直流24V，可为500盏功率为3W的LED照明灯供电。

Claims (6)

1一种风能、光能、市电互补LED智能照明系统，其特征在于该系统包括太阳能电池板或风能发电机组、能量控制器、蓄电池组、微控制器和LED照明灯，太阳能电池板将太阳的辐射能力转换为电能送至蓄电池中存储起来，风能发电机组将风能发电送至蓄电池中存储起来；能量控制器对充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电；蓄电池存储满足照明需要的电能；微控制器用以实现照明灯系统自动控制，实现照明灯亮度的自动调节；LED照明灯则是照明光的光源。
2如权利要求1所述智能照明系统，其特征在于所述太阳能电池板是单晶硅太阳能电池，或是多晶硅太阳能电池，或是非晶硅太阳能电池。
3如权利要求1所述智能照明系统，其特征在于所述能量控制器具有照明灯智能控制功能，即具有光控、时控功能，还具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长照明灯的工作时间；在温差较大的地方，能量控制器还具备温度补偿功能。
4如权利要求1所述智能照明系统，其特征在于所述蓄电池组是铅酸蓄电池组；或是Ni-Cd蓄电池组，或是Ni-H蓄电池组。
5如权利要求1所述智能照明系统，其特征在于所述微控制器是单片机，对LED照明灯、太阳能或风能发电、蓄电池组电流、电压等参数的监测和采样，经过分析处理，输出控制信号控制蓄电池的充放电，并通过相关信号自动选择市电或蓄电池给负载供电；所述微控制器应用带光敏电阻的光电检测传感器采集光信号，控制单片机开始工作的时间；采用市售的人体热释电红外传感器采集人体信号，经过单片机的A\D转换，控制LED小方阵的点亮个数，实现对LED亮灭的控制。
6如权利要求1所述智能照明系统，其特征在于所述LED照明灯包括有色透明发光二极管或无色透明发光二极管、灯杆及灯具外壳。
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