CN103471024A - Led光伏一体智能路灯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LED光伏一体智能路灯系统，包括市电输入单元、光伏输入单元、电能采集充电集单元、蓄电池、LED照明单元和MCU数据采集与处理单元，所述的光伏输入单元与电能采集充电单元相连接，所述的电能采集充电单元分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；在所述市电输入单元与LED照明单元之间设有一供电通道选择单元，所述的供电通道选择单元还分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；所述的市电输入单元通过电能计量单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的LED照明单元通过电源负载电压监控单元与MCU数据采集与处理单元相连接。本发明保障供电持续性，有效提高照明利用率。

Description

LED光伏一体智能路灯系统

技术领域

本发明涉及一种LED光伏一体智能路灯系统，属于LED照明技术领域。

背景技术

太阳能路灯的研制是当今照明行业的热门话题，而市场上的现有太阳能路灯的主要原理是白天光伏板通过光电效应将太阳能转换成电能储存在蓄电池中；夜晚使用蓄电池供电并设定自动切断时间。这种方式若遇阴雨天将导致蓄电池储能不足，出现夜间无法持续供电等情况。

目前，半功率或间隔点亮两种模式被普遍应用在路灯的节能控制上。其工作原理是，在行人或车辆流量较小的路段或时间段，通过人工控制，使路灯处于半功率或间隔点亮状态。半功率照明模式会导致路面的整体照度偏低；间隔点灯照明状态会导致路面出现明暗相间的“斑马效应”。

现有的路灯不具备EMC和故障监测等功能。当路灯出现故障时，不能及时维修，给夜晚行驶的车辆造成极大的不便与危险。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种LED光伏一体智能路灯系统，以保障供电持续性，有效提高照明利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：包括市电输入单元、光伏输入单元、电能采集充电集单元、蓄电池、LED照明单元和MCU数据采集与处理单元，所述的光伏输入单元与电能采集充电单元相连接，所述的电能采集充电单元分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；在所述市电输入单元与LED照明单元之间设有一供电通道选择单元，所述的供电通道选择单元还分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；所述的市电输入单元通过电能计量单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的LED照明单元通过电源负载电压监控单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的MCU数据采集与处理单元分别与目标检测单元、状态监测单元和通信单元相连接。

进一步的技术方案是：

所述的电能采集充电单元由光伏板PV、光伏输出电流采样电路CS1、Buck主变换器、充电电流采样电路CS2、蓄电池B、MCU控制单元、电压和电流反馈控制网组成，所述的MCU控制单元分别实施采集蓄电池B和光伏板PV的电压和电流，根据蓄电池的实际电压值，通过控制电压和电流反馈控制网，使Buck变换器在适合于蓄电池充电的各种模式下工作。

所述的MCU控制单元实时采集的PV端功率和蓄电池B端的电压和电流，并转化为功率值，使用MPPT算法，使光伏板PV的输出处于最大功率点上，所述MPPT算法的过程为：

通过自适应爬山法实时调整Buck主变换器的主开管的占空比，判断光伏板PV的输出功率变化量与Buck主开关管占空比变化量的比值是否为0；

当比值大于0时，系统在最大功率点左边，Buck主变换器需要进一步加大开关管的占空比；

当比值小于0时，系统在最大功率点右边，Buck主变换器需要减小开关管的占空比，并根据蓄电池B的电压，调整Buck主变换器以恒流或恒压方式对蓄电池B进行充电；

根据蓄电池B的电压值，电压低于预先设定的恒流充电模式电压值时，MCU控制Buck主变换器以恒流方式对蓄电池B进行充电；

当蓄电池的电压达到或高于设定的恒压充电阀值时，MCU控制Buck主变换器以恒压方式对蓄电池B进行充电。

还包括同步整流Buck电能采集充电主电路，采用频率相同、位相相反驱动信号驱动主开关管Q1与同步整流管Q2，即Q1关断时，Q2导通；Q1导通时，Q2关断。

所述的电能采集充电单元包括电功率采样电路，所述的电功率采样电路包括光伏板PV的电流输出转换电路和蓄电池B的电流转换电路，放大器A1和电流取样电阻RS1构成光伏板PV的电流输出转换电路，放大器A4和取样电阻RS2构成蓄电池B的电流转换电路，MCU通过内部ADC分别采集蓄电池B和光伏板PV端的电压和电流，对电压和电流反馈控制网进行调整，进一步对电能采集充电Buck主体电路进行工作模式调整，实现光伏板PV输出电能的MPPT控制功能。

所述LED照明单元的LED出光口采用“花生米”形状的光学透镜进行配光，所述透镜采用自由曲面法进行设计。

所述的市电输入单元与供电通道选择单元之间设有离线式降压PFC，所述的离线式降压PFC采用反击式电路结构，输入端电压为AC175～265V，输出端电压为DC44V。

所述的通信单元为无线通信和电力载波通信双重方式。

所述的MCU数据采集与处理单元还连接有时钟和日历单元。

所述的目标检测单元为微波多普勒传感器和人体红外传感器。

所述的状态监测单元为温湿度传感器和光学传感器，所述的温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。

本发明的有益效果是：

1.采用光伏-市电互补供电，优先使用蓄电池电能供电，当蓄电池电能不足时，自动切换至市电通道供电，保障供电持续性；

2.采用先进的传感器和通信控制技术，主动或被动探测被照明目标，根据被照明目标的移动速度和方向，通过路灯之间的通信网络，实现LED照明系统的分段预点灯和滞后关灯功能，从而可以有效地提高照明利用率；

3.具备实际市电用电量的统计功能和路灯监控功能，方便EMC模式的推广，并可以有效监管路灯的运行状态。

附图说明

图1是本发明的总体结构图；

图2是单盏LED光伏一体路灯的功能结构框图；

图3是光伏电能采集充电单元功能框图；

图4是蓄电池充电模式图；

图5是光伏板MPPT电能采集充电控制流程图；

图6是同步整流Buck电能采集充电主电路；

图7是光伏电能采集充电单元的电功率采样电路；

图8是降压式隔离PFC主体电路

图9是同步整流BUCK结构LED驱动电路；

图10是COB封装的LED配光透镜的长轴方向曲线；

图11是COB封装的LED配光透镜的短轴方向曲线。

图中各主要附图标记的含义为：

1.客户端；2.实时通信服务器；3.服务器；4.路灯中控室；5.LED路灯；6.微波多普勒传感器；7.人体红外传感器；8.温湿度传感器；9.光伏；10.市电；11.蓄电与控制系统；12.LED及光学系统。

具体实施方式

为进一步揭示本发明的技术方案，下面结合附图详细说明本发明的实施方式：

本发明LED光伏一体智能路灯照明系统，其总体功能结构如图1所示。该路灯照明系统由光伏板和市电联合供电，在正常的天气情况下(无连续阴雨天气)，光伏板在白天产生的电能由电能采集装置存储在蓄电池中，为LED路灯系统供电。当长时间光照不够而造成蓄电池电能不足时，系统自动切换到市电供电。LED光伏一体智能路灯系统在夜晚收到中控室点灯信号后，所有路灯处于待点灯状态。当探测到需要被照明的目标(人和移动的车辆等)通过时，在同一区段上的多盏路灯，可以根据被照明目标的移动速度和方向，进行自动组网控制，实现被照明目标前方路灯的预先点亮和后方路灯的延时关闭(或处于<10%的发光功率)，达到即节电又不影响照明效果的目的。

LED光伏一体智能路灯系统可以供在线管理功能，管理人员可以在线统计每一盏路灯的用电情况和工作状态。可以进行分时段统计市电用电量或查询路灯工作状态。

在图1所示的路灯系统中，每一盏路灯内部均有传感器(探测被照明目标的微波和人体传感器、监督路灯工作状态的温湿度和光学传感器)、光伏(PV)、市电转换、蓄电与控制、LED及光学等功能单元。

图2是本发明的单盏LED光伏一体路灯的功能结构框图，包括市电输入单元、光伏输入单元、电能采充电集单元、蓄电池、LED照明单元和MCU数据采集与处理单元，光伏输入单元与电能采集充电单元相连接，电能采集充电单元分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接，在市电输入单元与LED照明单元之间设有一供电通道选择单元，供电通道选择单元还分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接，MCU数据采集与处理单元分别与目标检测单元、状态监测单元和通信单元相连接。

MCU控制下的电能采集充电单元自动跟踪太阳能最大功率点，并将光伏电能收集存储到蓄电池中备用。LED路灯优先使用蓄电池供电，当蓄电池电能不足时，电源负载电压监控器向MCU发送信号，控制供电通道选择单元切换至市电供电。离线式降压PFC将市电转化为DC44V(120W)输出，消耗的市电由电能计量单元统计后送给MCU，经通信单元发送给上位机。微波多普勒和人体红外传感器，用于探测目标的移动方向和速度，通信单元主要是实现各个LED路灯单元之间的组网通信，实现亮(灭)灯的时间和方向控制。状态监测单元，用于监测LED的温度、电路异常工作、LED故障等状态。时钟，日历单元能为电能统计、状态监控提供时间参考。

本发明的电能采集充电单元，使用最大功率点跟踪(max power point tracing:MPPT)技术实现。本发明采用2块36V/175W的光伏板串联，通过电能采集充电单元，对蓄电池系统进行充电蓄能。在正常的天气条件下，光伏板白天工作8小时，可对功率为120W的LED路灯持续供电可达到8小时。由于光伏板的输出功率受天气、季节、日照、光强气温和负载等因素的影响而波动。光伏板最大功率点(maximum power point：MPP)会随着光照和环境温度的变化而变化，因此系统设计时必须使用最大功率点跟踪(max power point tracing:MPPT)控制技术，使光伏(PV)系统工作在MPP附近，以提高太阳能利用率。

如图3所示，所述的光伏电能采集与充电单元由光伏板PV、光伏输出电流采样电路CS1、Buck主变换器、充电电流采样电路CS2、蓄电池B、MCU控制单元、电压和电流反馈控制网组成。MCU分别实时采集蓄电池B和光伏板PV的电压和电流，根据蓄电池的实际电压值，通过控制电压和电流反馈控制网，使Buck变换器工作在如图4所示的，适合于蓄电池充电的各种模式下。同时，MCU实时采集的PV端功率和蓄电池B端的功率，使用如图5所示的MPPT算法流程图，实时调整Buck变换器，使光伏板PV的输出处于最大功率点上，所述MPPT算法的过程为：

通过自适应爬山法实时调整Buck主变换器的主开管的占空比，判断光伏板PV的输出功率变化量与Buck主开关管占空比变化量的比值是否为0；

当比值大于0时，系统在最大功率点左边，Buck主变换器需要进一步加大开关管的占空比；

当比值小于0时，系统在最大功率点右边，Buck主变换器需要减小开关管的占空比，并根据蓄电池B的电压，调整Buck主变换器以恒流或恒压方式对蓄电池B进行充电；

根据蓄电池B的电压值，电压低于预先设定的恒流充电模式电压值时，MCU控制Buck主变换器以恒流方式对蓄电池B进行充电；

当蓄电池的电压达到或高于设定的恒压充电阀值时，MCU控制Buck主变换器以恒压方式对蓄电池B进行充电。

如图6所示，在本发明中，为了有效提高光伏能量采集电路系统的效率，设计了同步整流(Synchronous Rectifier:SR)降压(Buck)结构的最大功率点跟踪(MPPT)电路，作为光伏能量采集的主电路结构。在此电路中，采用频率相同、位相相反驱动信号驱动主开关管Q1与同步整流(Synchronous Rectifier:SR)管Q2，即Q1关断时，Q2导通；Q1导通时，Q2关断。采用同步整流技术后驱动器的效率得到显著提高。

对于上述发明的图3和图6，输出电压Vo=VD1，输入电压Vin=VS。当开关管Q1和Q2特性一致，并且Buck电路处于稳定工作状态时间时，主开关管Q1导通占空比为D，同步整流开关管Q2导通占空比为1-D；开关管导通压降VQ1＝I_Q1R_on，VQ2＝I_Q2R_on。

于是，在理想工作状态下，根据开关电源基本原理，可以得到处于连续工作模式的同步整流Buck电路的如下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}L=\frac{(\mathrm{VS}-\mathrm{VD}1)D}{f_{\mathrm{sw}}{I}_{C}r}\\ D=\frac{\mathrm{VD}1+\mathrm{VQ}2}{V_S-\mathrm{VQ}1}\\ I_C=I_O=\frac{I_{\mathrm{PK}}+I_{\mathrm{TR}}}{2}\\ r=\frac{\mathrm{\&Delta;I}}{I_C}=\frac{\mathrm{\&Delta;I}}{I_O}\\ \mathrm{VQ}1=I_{Q1}{R}_{\mathrm{on}},\mathrm{VQ}2=I_{Q2}{R}_{\mathrm{on}}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，L为滤波电感L1的电感量；VD1为Buck电路的输出电压；I_C为电感中间电流；I_O为输出电流；I_PK为电感峰值电流；I_TR为电感谷值电流；ΔI为纹波电流；r为纹波率；V_S为光伏板输出电压；R_on为特性一致的开关管Q1和Q2的导通电阻；I_Q为开关管电流。

电感L1的峰值电流表达式为：

$I_{\mathrm{PK}}=I_o(1+\frac{r}{2})---\left(2\right)$

上述公式(1)和(2)中，取电流文波率r=0.4时。

开关管的最高开关电流表达式为

$I_{\mathrm{SW}\max }=I_{\mathrm{LAVG}}+\frac{\mathrm{\&Delta;I}}{2}=\frac{I_{\mathrm{PK}}+I_{\mathrm{TR}}}{2}D+\frac{\mathrm{\&Delta;I}}{2}=I_O+\frac{\mathrm{\&Delta;I}}{2}---\left(3\right)$

Buck电路的输出电压的纹波为ΔU，输出电容Co=Cout1+Cout2所需要的最小容量和最大等效电阻表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{C}_{o\min }=\frac{L[\mathrm{\&Delta;U}-\sqrt{{\left(\mathrm{\&Delta;U}\right)}^2-{\left({\mathrm{\&Delta;IR}}_{\mathrm{ESR}}\right)}^2}]}{U_o{R}_{\mathrm{ESR}}}\\ R_{\mathrm{ESR}\max }=\frac{\mathrm{\&Delta;U}}{\mathrm{\&Delta;I}}\end{array}\right.---\left(4\right)$

公式(4)中。

输入电容C_in所要求的平均有效电流表达式为

$I_{\mathrm{Irms}}=I_{\mathrm{SW}\max }\sqrt{D(1-D)}---\left(5\right)$

图7是光伏板PV和蓄电池B的电压和电流采样电路。图中的放大器A1和电流取样电阻RS1构成光伏板PV的电流输出转换电路，放大器A4和取样电阻RS2构成蓄电池B的电流转换电路。MCU通过内部ADC分别采集蓄电池B和光伏板PV端的电压和电流，通过图5所示的程序流程控制，对电压和电流反馈控制网进行调整，进一步对图6所示的电能采集充电Buck主体电路进行工作模式调整，实现光伏板PV输出电能的MPPT控制功能。

所述的市电输入单元与供电通道选择单元之间设有离线式降压PFC。如图8所示，是本发明所述的离线式PFC主体电路。该电路系统采用反击式电路结构，输入端电压为AC175～265V，输出端电压为DC44V。输出端与通过图2所示的单盏LED光伏一体路灯单元的供电通道选择单元相连接。设计反激式单级PFC变换器，电路拓扑简单，效率较高。市电经整流滤波后接反激控制器的高压启动端和变压器的初级电感，反激控制器的供电端由变压器辅助电源取得，反馈信号通过光耦隔离反馈回控制器的FB端，控制功率开关管Qa的通断，输出端输出直流44V电压，供给后端LED驱动电路。

所述的市电输入单元通过电能计量单元与MCU数据采集与处理单元相连接。通过功率电阻取样采集交流电流电压值，由电能计量芯片ADE7753内部进行相位校正等处理，将数据存入电能计量芯片的寄存器中，中控室可通过MCU读取相应寄存器中的数值即可得到电能值。采用ADE7753对电压、电流、功率进行实时计量，其计量精度可达14bit，通过通信接口对ADE7753的寄存器进行配置，并进行相位补偿，通过中断方式读取电压、电流、功率寄存器的值，在单片机内部对数据进行处理、编码，经电力载波传回中控室上位机进行显示。

所述的LED照明单元通过电源负载电压监控单元与MCU数据采集与处理单元相连接。电源负载电压监控单元用于判断供电通道电压是否有足够的带载能力，由于供电通道的电压与后端电路是否带载有关，所以本单元可以有效防止反复地接通、断开负载所造成的电路损坏。

所述的蓄电池为48V/20Ah的单组胶体蓄电池。胶体蓄电池的内部主要是SiO2多孔网状结构，存在大量微小缝隙，循环寿命长，耐过放电，高低温性能好。在本发明所提出的智能跟踪照明控制模式下，仅需使用240W的光伏板和单组48V/20Ah的胶体电池，光伏和蓄电池组件的使用数量仅相当于现有LED光伏一体路灯系统方案的50%。

所述的通信单元为无线通信和电力载波通信双重方式。无线通信方式采用配置棒状天线的nRF24L01芯片和其它外围电子元件实现；电力载波通行方式采用电力载波调制解调器芯片ST7536/7/8、KQ-330F、Max2990、LME2200、Mi200E、SSCP300等实现。

所述的目标检测单元为微波多普勒传感器和人体红外传感器，避免了漏检问题，确保了系统的安全、稳定性，且响应时间小于0.1s。

所述的状态监测单元为温湿度传感器和光学传感器，当灯壳内部的温度超过60℃或者湿度超出20%-95%范围，则被鉴定为异常情况，此参数在DHT11量程范围内。如温湿度或光通量异常，通过电力载波向该路段区域的中控室返回路灯地址及故障类型等故障信息。所述的温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，器件体积小、功耗低、响应快、抗干扰能力强、信号传输距离可达20米以上。所述的光学传感器采用光敏电阻，光敏电阻基于内光电效应。当它受到光的照射时，半导体片(光敏层)内就激发出电子-空穴对，参与导电，使电路中电流增强。在灯亮度较低时，它的电阻值很高。光照消失后，由光子激发产生的电子-空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，电流就会随光强的增大而增大，从而实现光电转换。当光通量低于预设定的6720lm后，光敏电阻阻值升高，将故障信息返回给该区域的中控室，达到故障报警的目的。

本发明采用如图9所示的LED同步整流Buck恒流驱动电路结构，该电路的输入端连接供电通道选择单元的输出端即DC44～52V直流电源，输出端连接功率为120W的LED芯片，其输出为3.5A恒流(输出电压范围在DC30～36V自动调整)。电路中的RLS2为LED恒流驱动的电流取样电阻，电路中的其他关键元件如滤波电感LL、输入电容CLin、输出电容Clout等参数设计方法如同图6的所述。

图9中的LED采用COB(chiponboard)封装，在大功率应用中，COB具有热阻小(小于6℃/W)、光衰小、易装配、易配光、高显色性、高可靠性等优势特点。

LED道路照明设计标准要求LED路灯单体在路面上的照度分布应为矩形。COB封装的LED只进行了简单的一次光学设计，其光源呈现朗伯光源或近朗伯光源。在地面上的呈现面积较大的圆斑，约50%的光散落照明要求的区域外，造成LED路灯系统光通量低、光效差、亮度不均匀和眩光等问题。由此，需要对LED进行二次光学设计后，才能用于路灯照明。本发明采用的是单个COB封装的LED单元面积发光片。需要在LED路灯灯具出光口加装二次光学透镜，将COB封装的LED出射光进行调整，以满足要求。

本发明采用自由曲面设计的方法设计LED路灯光学透镜，所设计出的配光透镜形如“花生米”状。采用自由曲面法设计COB封装的LED光学透镜的方法描述如下：对于双向六车道市政路路宽24m，路灯间距35m。因此理论上LED照度分布应为35m×12m的矩形。经过理论计算和分析，得到如下三个公式：

$\tan u-\frac{\sin \mathrm{\&theta;}}{L-z}(\frac{R_{\max }}{{\sin \mathrm{\&theta;}}_{\max }}-\frac{d+z}{\cos \mathrm{\&theta;}})---\left(6\right)$

$\frac{\mathrm{dz}}{\mathrm{d\&theta;}}=\frac{\frac{d+z}{{\cos }^2\mathrm{\&theta;}}}{\frac{n\cos \mathrm{\&theta;}-\cos u}{n\sin \mathrm{\&theta;}-\sin u}+\tan \mathrm{\&theta;}}---\left(7\right)$

y₂=(d+z)tanθ             (8)

其中，u为透镜曲面的切线与水平地面的夹角，θ为发射光线的发射角，L为透镜与地面的间距，z为透镜高度与透镜曲面切线在竖直方向的投影之和，y为切线在水平方向的投影，θ_max为COB封装的LED光源的最大发射角，R_max为最外侧光线在水平地面的投影，d为透镜厚度，n为透镜折射率。运用龙格-库塔法，在Matlab中求解方程(6)、(7)和(8)，得到一系列z和y的对应点，再由这些点拟合出函数曲线，这条曲线即为所要设计的透镜的长轴方向截面曲线如图10所示。通过相同的办法可得到光场短轴方向的曲线,如图11。

在本发明的通信单元实现中，定义了如表1所示的通信信号数据帧格式。

需要解决以下3个关键的技术问题：(1)LED路灯单元之间的跨单元和跨区域通信干扰问题；(2)被照明物体的移动方向判断和点灯方向的同步控制问题；(3)被照明物体根据被照明物理的移动速度，自动调整预点灯区域组网，以满足路灯质量。

针对以上特殊问题设计了解决方案：(1)解决跨区域干扰传输问题的方案：对同一区段路灯采用8位或12位拨码开关，进行统一的硬件地址编码。在发送的控制信号中加入目标地址与源地址以便路灯之间更有针对性的进行通信，可有效的解决跨区域干扰传输的问题。(2)识别目标移动方向的方案：在每个系统左右各安装一组传感器，通过逻辑器件综合处理，将信号分别传输到MCU的两个IO，通过判断传入信号的先后顺序即可判断出移动目标的行进方向。(3)十字路口处的特殊处理方案：为保证系统的安全可靠，十字路口和丁字路口处的路灯采用常开模式。(4)为保证系统的安全性和高效性，本发明针对不同速度的目标确定点亮路灯的数目和点亮时间。软件通信数据帧结构定义如表1所示的162bit通信数据帧格式。

表1通信信号数据帧格式

以上通过对所列实施方式的介绍，阐述了本发明的基本构思和基本原理。但本发明绝不限于上述所列实施方式，凡是基于本发明的技术方案所作的等同变化、改进及故意变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：包括市电输入单元、光伏输入单元、电能采集充电集单元、蓄电池、LED照明单元和MCU数据采集与处理单元，所述的光伏输入单元与电能采集充电单元相连接，所述的电能采集充电单元分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；在所述市电输入单元与LED照明单元之间设有一供电通道选择单元，所述的供电通道选择单元还分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；所述的市电输入单元通过电能计量单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的LED照明单元通过电源负载电压监控单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的MCU数据采集与处理单元分别与目标检测单元、状态监测单元和通信单元相连接。

2.根据权利要求1所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的电能采集充电单元由光伏板PV、光伏输出电流采样电路CS1、Buck主变换器、充电电流采样电路CS2、蓄电池B、MCU控制单元、电压和电流反馈控制网组成，所述的MCU控制单元分别实时采集蓄电池B和光伏板PV的电压和电流，根据蓄电池的实际电压值，通过控制电压和电流反馈控制网，使Buck变换器在适合于蓄电池充电的各种模式下工作。

3.根据权利要求2所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的MCU控制单元实时采集的PV端功率和蓄电池B端的电压和电流，并转化为功率值，使用MPPT算法，使光伏板PV的输出处于最大功率点上，所述MPPT算法的过程为：

通过自适应爬山法实时调整Buck主变换器的主开管的占空比，判断光伏板PV的输出功率变化量与Buck主开关管占空比变化量的比值是否为0；

当比值大于0时，系统在最大功率点左边，Buck主变换器需要进一步加大开关管的占空比；

当比值小于0时，系统在最大功率点右边，Buck主变换器需要减小开关管的占空比，并根据蓄电池B的电压，调整Buck主变换器以恒流或恒压方式对蓄电池B进行充电；

根据蓄电池B的电压值，电压低于预先设定的恒流充电模式电压值时，MCU控制Buck主变换器以恒流方式对蓄电池B进行充电；

当蓄电池的电压达到或高于设定的恒压充电阀值时，MCU控制Buck主变换器以恒压方式对蓄电池B进行充电。

4.根据权利要求1所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：还包括同步整流Buck电能采集充电主电路，采用频率相同、位相相反驱动信号驱动主开关管Q1与同步整流管Q2，即Q1关断时，Q2导通；Q1导通时，Q2关断。

5.根据权利要求2所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的电能采集充电单元包括电功率采样电路，所述的电功率采样电路包括光伏板PV的电流输出转换电路和蓄电池B的电流转换电路，放大器A1和电流取样电阻RS1构成光伏板PV的电流输出转换电路，放大器A4和取样电阻RS2构成蓄电池B的电流转换电路，MCU通过内部ADC分别采集蓄电池B和光伏板PV端的电压和电流，对电压和电流反馈控制网进行调整，进一步对电能采集充电Buck主体电路进行工作模式调整，实现光伏板PV输出电能的MPPT控制功能。

6.根据权利要求1所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述LED照明单元的LED出光口采用“花生米”形状的光学透镜进行配光，所述透镜采用自由曲面法进行设计。

7.根据权利要求1所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的市电输入单元与供电通道选择单元之间设有离线式降压PFC，所述的离线式降压PFC采用反击式电路结构，输入端电压为AC175～265V，输出端电压为DC44V。

8.根据权利要求1所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的通信单元为无线通信和电力载波通信双重方式。

9.根据权利要求1所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的MCU数据采集与处理单元还连接有时钟和日历单元。

10.根据权利要求1-9中任一所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的目标检测单元为微波多普勒传感器和人体红外传感器。

11.根据权利要求10所述的LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：所述的状态监测单元为温湿度传感器和光学传感器，所述的温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件。

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