CN105135331A - 基于市电补偿-微风发电的大功率led路灯及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯及其控制方法,包括依次连接的风力发电模组、第一充电电路、电池和LED光源模组,还包括市电线路,所述市电线路通过第二充电电路连接电池,所述电池还通过电量检测单元连接到控制单元,所述控制单元分别连接风力发电模组和市电供电线路,并控制风力发电模组和市电供电线路的供电状态。本发明所提供的基于市电应急补偿-微风发电的大功率LED路灯及其控制方法,使用微风发电模组和市电线路共同为LED路灯供电,在市电补偿机制下,路灯系统在气候环境恶劣、无法通过微风能源供电的情况下,仍能正常照明,具有较高的工作可靠性、稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及LED路灯,特别涉及一种基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯及控制方法。
背景技术
道路照明与人们生产生活密切相关,随着我国城市化进程的加快,LED路灯以定向发光、功率消耗低、驱动特性好、响应速度快、抗震能力高、使用寿命长、绿色环保等优势逐渐走入人们的视野、成为世界上最具有替代传统光源优势的新一代节能光源,因此,LED路灯将成为道路照明节能改造的最佳选择。
对于LED路灯的能源问题,目前最为常用的是采用市电供能。但市电的电压高,对于低压驱动的LED光源还需采用降压措施,增加设备安装成本;此外市电在长距离的运输当中将发生较高的损耗,不利于节能减排。针对市电的缺点,现有采用太阳能、风能等清洁能源对LED路灯进行供电。太阳能能源由于占地面积大、光伏板成本高、系统寿命短、能源转化率低等缺点,实质上难以满足用电量大、稳定性要求高的路灯等使用场合。作为清洁可利用再生能源的风能有望成为未来路灯新选择方向。一般的做法是在路灯附近设置风力发电机,对蓄电池充电,而蓄电池再对路灯供电。但是,由于环境等因素,风力供电的稳定性常常受到影响,例如在长期无风、或者低风力的气候下,路灯系统的电源无法得到补充,导致路灯实用性降低。尤其是自然条件下,风力的大小并不稳定,导致发电机输出的电压和电流难以维持在足以对电池充电的范围,进一步影响风力发电机能源转换效率。
发明内容
为克服上述技术问题的缺陷与不足,本发明提供一种基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯及控制方法。
本发明的技术方案是:
基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯,包括依次连接的风力发电模组、第一充电电路、电池和LED光源模组,还包括市电线路,所述市电线路通过第二充电电路连接电池,所述电池还通过电量检测单元连接到控制单元,所述控制单元分别连接风力发电模组和市电供电线路,并控制风力发电模组和市电供电线路的供电状态。
优选的,所述风力发电模组上还连接有最大功率点跟踪模块。
优选的,所述风力发电模组和第一充电电路之间还连接有第一升压电路。
优选的,所述电池与LED光源模组之间还连接有光电感应控制系统。
优选的,所述电池还连接有放电电路,控制单元连接控制放电电路工作。
优选的,所述电池与LED光源模组之间还连接有光电感应控制系统。
优选的,所述电池与LED光源模组之间还连接有延时模块。
优选的,所述电池、LED光源模组、微风发电模组、控制单元装配成为一体的路灯系统。
进一步优选的,所述电池电压≤36V,所述光电感应控制系统输出为≤36V。
基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯的控制方法,包括步骤:
S1、检测电池电量;
S2、当电池电量高于设定值A1时,风力发电模组为电池充电;当电池电量低于设定值A1时,未能风力发电充电时采用市电线路为电池充电,直到电池电量升至设定值A2时,停止市电充电,其中A2>A1;
S3、步骤S2中风力发电模组为电池充电,当电池电量充满时,对电池放电。
优选的,所述A1为电池总电量的20%,A2为电池总电量的40%。
本发明的有益效果:
1.本发明所提供的基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯及其控制方法,使用微风发电模组和市电线路共同为LED路灯供电,在市电补偿机制下,路灯系统在气候环境恶劣、无法通过微风能源供电的情况下,仍能正常照明,具有较高的工作可靠性、稳定性;
2.本发明在使用市电补偿充电时设置一定的幅度,在保证路灯系统工作可靠性的前提下,降低系统电源对市电的依赖度,实现本发明方案节能减排的目的;另外,由于本方案中LED光源模组并未直接接入市电中,因此无需另外设置变压器等结构,可有效降低产品生产成本,延长产品使用寿命;
3.本发明在风力低的时候,微风发电模组输出的电压较低,没办法形成高电势对电池充电,所以通过第一升压电路,把输出电压维持在可以充电的范围,提高电池充电的可靠性;
4.本发明所述风力发电模组上还连接有最大功率点跟踪模块,控制风力发电模组输出最大功率,同时控制单元限制风力发电模组的输出电流不能超过限定值,防止电池过充,发电机的输出功率也可根据地区的气候设定。
5.本发明所述的市电线路通过第二充电电路为电池充电,由电池为LED光源模组供电,而不采用市电直接为LED光源模组供电,保证LED光源模组的供电电压恒定,提高安全性,延长LED光源模组的使用寿命;
6.本发明所述电池、LED光源模组、微风发电模组、控制单元装配成为一体的路灯系统,克服现有的市政路灯系统长距离供电导致的电能损耗的问题,进一步提升本技术节能减排的效果。
附图说明
图1为本发明所述的基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯的原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
如图1所示,本发明所揭示的基于市电补偿-微风能源的LED路灯,包括依次连接的风力发电模组、第一升压电路、第一充电电路、电池、第一光电感应控制系统和LED光源模组,所述风力发电模组上连接有最大功率点跟踪模块;还包括市电线路,所述市电线路通过第二充电电路连接电池;所述电池还通过电量检测单元连接到控制单元,所述控制单元分别连接风力发电模组和市电供电线路,并控制风力发电模组和市电供电线路的供电状态。
本方案将现有的市电供电线路和微风发电模组同时接入路灯系统,当电池电量低于总电量的20%而无法得到风力发电模组充电时,控制单元将把电池自动接入市电进行充电。当电源电量升至总电量的40%时,控制单元控制电池与市电线路断路,停止充电,减少对市电供电的依赖。在市电补偿机制下,路灯系统在气候环境恶劣、无法通过微风能源供电的情况下,仍能正常照明,具有较高的工作可靠性、稳定性。同时本方案对市电补偿充电设置总电量的40%的充电幅度,在保证市政路灯系统工作可靠性的前提下,降低系统电源对市电的依赖度,实现节能目的。
所述微风发电模组上接有最大功率点跟踪模块,使微风发电模组输出最大功率,提高能源利用率。微风模组输出电压较低而且波动较大,因此在微风发电模组输出连接第一升压电路,将输出电压提升到≤36V,然后第一充电电路对电池充电,保证电压能够达到对电池稳定充电的电压,同时对微风发电模组的要求降低,可以利用风力很小的微风发电。同时控制单元限制风力发电模组的输出电流不能超过限定值,防止电池过充,发电机的输出功率也可根据地区的气候设定。
本方案的市电线路通过第二充电电路对电池进行充电,LED光源模组不需直接接入市电中,一方面保证安全,另一方面无需另外设置变压器等结构,可有效降低产品生产成本,且有效延长产品使用寿命。市电线路通过第二充电电路为电池充电,由电池为LED光源模组供电,而不采用市电直接为LED光源模组供电,保证LED光源模组的供电电压恒定,提高安全性。
所述电池还连接有放电电路,在选择微风发电模组将电池电量充满或即将充满时,电池控制单元连接控制放电电路工作。
所述电池与LED光源模组之间还连接有光电感应控制系统,基于对环境亮度检测,自动点亮LED光源模组,精确控制路灯系统的工作状态,提高能源利用率。所述电池与LED光源模组之间还连接有延时模块,实现对路灯系统启动时机的精确控制。
所述电池电压为≤36V,所述光电感应控制系统输出为≤36V,为LED光源模组供电。
本发明技术方案中,电池、LED光源模组、微风发电模组、控制单元装配成为一体的路灯系统,克服现有的市政路灯系统长距离供电导致的电能损耗的问题,进一步提升本技术节能减排的效果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯,其特征在于:包括依次连接的风力发电模组、第一充电电路、电池和LED光源模组,还包括市电线路,所述市电线路通过第二充电电路连接电池,所述电池还通过电量检测单元连接到控制单元,所述控制单元分别连接风力发电模组和市电供电线路,并控制风力发电模组和市电供电线路的供电状态。
2.根据权利要求1所述的基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯,其特征在于:所述风力发电模组上还连接有最大功率点跟踪模块。
3.根据权利要求2所述的基于市电补偿-微风能源的LED路灯,其特征在于:所述风力发电模组和第一充电电路之间还连接有第一升压电路。
4.根据权利要求3所述的基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯,其特征在于:所述电池还连接有放电电路,控制单元连接控制放电电路工作。
5.根据权利要求4所述的基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯,其特征在于:所述电池与LED光源模组之间还连接有光电感应控制系统。
6.根据权利要求5所述的基于市电补偿-微风发电的大功率的LED路灯,其特征在于:所述电池与LED光源模组之间还连接有延时模块。
7.根据权利要求6所述的基于市电补偿-微风发电的大功率的LED路灯,其特征在于:所述电池、LED光源模组、微风发电模组、控制单元装配成为一体的路灯系统。
8.根据权利要求3所述的基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯,其特征在于:所述电池电压为≤36V,所述光电感应控制系统输出为≤36V。
9.基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯的控制方法,包括步骤:
S1、检测电池电量;
S2、当电池电量高于设定值A1时,风力发电模组为电池充电;当电池电量低于设定值A1时,未能风力发电充电时采用市电线路为电池充电,直到电池电量升至设定值A2时,停止市电充电,其中A2>A1;
S3、步骤S2中风力发电模组为电池充电,当电池电量充满时,对电池放电。
10.根据权利要求9基于市电补偿-微风发电的大功率LED路灯的控制方法,其特征在于:所述A1为电池总电量的20%,A2为电池总电量的40%。
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