CN105444077A - 一种基于市电互补的太阳能路灯系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于市电互补的太阳能路灯系统,包括市电供电回路和太阳能供电回路。其中市电供电回路部分包括路灯固有设备,即预埋电缆、路灯基座、灯杆和灯具,并增加了继电器、直流电源模块和滤波器;太阳能供电回路包括太阳能电池组件、充电电路模块、蓄电池、开关控制模块、AD/DA转换模块和单片机。市电供电与太阳能供电通过单片机自动切换实现对LED路灯供电。

Description

一种基于市电互补的太阳能路灯系统
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能节能领域,具体涉及一种基于市电互补的太阳能路灯系统。
背景技术
[0002]在化石能源日益紧缺,环境污染逐渐严重的今天,充分开发利用太阳能是各国可持续发展能源战略的重要方向之一。太阳能作为一种理想的清洁能源,正迅速得到广泛的应用,而光伏发电技术更是备受关注。道路照明是城市公共用电的重要组成部分,目前国内绝大部分照明系统仍是采用市电供电。市电供电路灯具有维护成本高、安全系数低、使用寿命短、且资源浪费严重等不利因素,因此利用太阳能实现绿色照明具有重要现实意义。然而,如果将市电路灯全部替换太阳能路灯系统也会使成本大幅度提高,而且太阳能受天气因素制约比较大:太阳光照射分布密度,光照时间和强度大小具有不稳定性,因而太阳能对蓄电池的充电情况也具有很大的随机性。尤其是在出现连续阴雨天气时,蓄电池白天长时间得不到充电,但夜晚却要持续给LED路灯供电,这就对蓄电池的容量有很大要求。同时,大容量的蓄电池又会增加成本,且容量太大容易导致蓄电池长期因充电不足导致寿命锐减。
发明内容
[0003]通过克服以上问题的不足,本发明解决的方案是提出了一种基于市电互补的太阳能路灯系统,通过在原有市电路灯系统的基础上,加入太阳能供电环节,以实现在节能的前提下保证路灯的正常照明。
[0004]为解决上述技术问题,本发明是这样实现的:一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于包括市电供电回路和太阳能供电回路两部分,所述太阳能供电回路包括太阳能电池组件、充电电路模块、蓄电池、开关控制模块、LED灯、AD/DA转换模块和单片机,所述太阳能电池组件的一端依次与充电电路模块、蓄电池、开关控制模块、LED灯连接,所述太阳能电池组件的另一端依次与AD/DA转换模块和单片机连接,所述蓄电池与所述AD/DA转换模块连接,所述开关控制模块与所述单片机连接,所述市电供电回路包括路灯固有设备、市电、继电器、直流电源模块和滤波器,所述继电器依次与市电、路灯固有设备、直流电源模块和滤波器连接,所述单片机与所述继电器连接,所述滤波器与所述LED灯连接;
所述充电电路模块用于在所述单片机的控制下完成对蓄电池和太阳能电池组件的电压电流检测及充放电控制;
所述单片机用于分析处理AD/DA转换模块、开关控制模块、充电电路模块、太阳能电池组件、蓄电池的电压电流数据,判定蓄电池是否过冲,进而控制充放电,以及控制蓄电池和市电电路的切换;所述直流电源模块用于实现交流转直流功能,通过滤波器对LED灯供电;所述滤波器用于对直流电源模块进行滤波除去干扰噪声。
[0005] 优选地,所述充电电路模块包括一个MOSFET开关管,用于通过所述MOSFET开关管将所述太阳能电池组件与所述蓄电池串联,进而通过控制所述MOSFET开关管的导通脉宽,实现对充电电压或充电电流的控制。
[0006] 优选地,所述充电电路模块为TL494驱动电路。
[0007]优选地,所述太阳能电池组件包括若干块串联连接的多晶硅太阳能电池,用于将太阳的辐射能量转换为电能,给蓄电池充电,保证路灯正常工作电压。
[0008]优选地,所述太阳能电池组件的串联组电压为蓄电池电压的1.2〜1.5倍。
[0009]优选地,所述蓄电池为免维护的密封型铅酸蓄电池,用于存储太阳能电池组件提供的电能,给路灯提供持续的电能,输出电压为12V或24V。
[0010]优选地,所述单片机还用于通过对周围环境亮度和温度参数的采样,自动控制LED路灯的亮度。
[0011 ]优选地,所述单片机为ARM系列单片机,用于通过PWM变换对各个模块的电路进行控制。
[0012]优选地,所述直流电源模块用于实现220V交流转12V或24V的直流功能。
[0013]优选地,所述路灯固有设备,包括预埋电缆、路灯基座、灯杆和灯具。
[0014]相比于现有路灯照明系统,本发明的优点在于:
本发明支持市电供电和太阳能供电的双能源供电系统,既能利用取之不尽用之不竭的清洁能源一太阳能,作为路灯供电系统的主力部分,以达到节约资源,降低故障率的同时,又能利用现有的市电路灯供电系统,在避免更换灯杆灯具等设备以节约成本的同时,更能保证在阴雨天蓄电池储能不足导致LED不能正常照明时,有效的市电接入可以维持系统的稳定性;采用多晶硅太阳能电池板既能保证光伏转化率,又能有效降低成本;蓄电池的充放电由TL494控制,确保蓄电池能工作在电量正常情况,有效的避免了蓄电池过快的充放电频率,延长了蓄电池的使用寿命。
附图说明
[0015]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定,在附图中:
图1为本发明提供的一种基于市电互补的太阳能路灯系统的结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面将参考附图并结合实施例,来详细说明本发明。
[0017]为了使本发明要解决的技术问题和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实例进行详细描述。
[0018]如图1所示,本发明是一种基于市电互补的太阳能路灯系统,主要包括市电供电回路和太阳能供电回路,市电供电回路部分包括路灯固有设备,即预埋电缆、路灯基座、灯杆和灯具,并增加了继电器、直流电源模块和滤波器;太阳能供电回路包括太阳能电池组件、充电电路模块、蓄电池、开关控制模块、AD/DA转换模块和单片机。太阳能电池板采用若干块多晶硅太阳能电池板串联而成,太阳能电池组件通过充电模块接到蓄电池上。此处采用多晶硅太阳能电池板既能保证光伏转化率,又能有效降低成本。太阳能电池组件的串联组电压一般定为蓄电池电压的1.2〜1.5倍。充电电路模块采用TL494驱动电路,充电电路模块在单片机程序的控制下完成对蓄电池和太阳能电池的电压电流检测及充放电控制。充电模块采用PWM原理,在太阳能电池组件与蓄电池之间串联一个MOSFET开关管,通过控制开关管的导通脉宽,实现对充电电压或充电电流的控制。蓄电池采用免维护的阀控式密封型铅酸蓄电池,电压一般为12V或24V。蓄电池在单片机的控制下通过开关控制模块接到LED路灯。蓄电池的充放电由TL494控制,确保蓄电池能工作在电量正常情况,有效的避免了蓄电池过快的充放电频率,延长了蓄电池的使用寿命。单片机控制模块采用ARM系列单片机。单片机模块控制负载的供电情况。单片机根据太阳能电池和蓄电池的电压电流采样信号判定蓄电池是否在正常电量。当蓄电池电量正常的情况下,单片机控制蓄电池给负载供电,而市电则断开。当蓄电池的电量不足时,则断开蓄电池供电,启用市电供电。直到蓄电池在太阳能电池板充电下重新达到正常工作状态时,启用蓄电池供电。单片机通过继电器控制市电的接入实现220V交流转12V或24V的直流电源,通过滤波器给LED路灯供电。
[0019]本发明还包括一种基于市电互补的路灯供电方法,其特征在于,单片机检测蓄电池的容量,判断蓄电池是否过充,如果蓄电池过充,则控制充电电路模块停止对蓄电池充电,单片机控制蓄电池给负载供电,而市电则断开;当蓄电池容量过低时,则断开蓄电池供电,启动充电电路模块对蓄电池充电,并由开关控制模块切换到市电供电回路;直到蓄电池在太阳能电池板充电下重新达到正常工作状态时,启用蓄电池供电。
[0020]以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于包括市电供电回路和太阳能供电回路两部分,所述太阳能供电回路包括太阳能电池组件、充电电路模块、蓄电池、开关控制模块、LED灯、AD/DA转换模块和单片机,所述太阳能电池组件的一端依次与充电电路模块、蓄电池、开关控制模块、LED灯连接,所述太阳能电池组件的另一端依次与AD/DA转换模块和单片机连接,所述蓄电池与所述AD/DA转换模块连接,所述开关控制模块与所述单片机连接,所述市电供电回路包括路灯固有设备、市电、继电器、直流电源模块和滤波器,所述继电器依次与市电、路灯固有设备、直流电源模块和滤波器连接,所述单片机与所述继电器连接,所述滤波器与所述LED灯连接; 所述充电电路模块用于在所述单片机的控制下完成对蓄电池和太阳能电池组件的电压电流检测及充放电控制; 所述单片机用于分析处理AD/DA转换模块、开关控制模块、充电电路模块、太阳能电池组件、蓄电池的电压电流数据,判定蓄电池是否过冲,进而控制充放电,以及控制蓄电池和市电电路的切换;所述直流电源模块用于实现交流转直流功能,通过滤波器对LED灯供电; 所述滤波器用于对直流电源模块进行滤波除去干扰噪声。
2.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述充电电路模块包括一个MOSFET开关管,用于通过所述MOSFET开关管将所述太阳能电池组件与所述蓄电池串联,进而通过控制所述MOSFET开关管的导通脉宽,实现对充电电压或充电电流的控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述充电电路模块为TL494驱动电路。
4.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述太阳能电池组件包括若干块串联连接的多晶硅太阳能电池,用于将太阳的辐射能量转换为电能,给蓄电池充电,保证路灯正常工作电压。
5.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述太阳能电池组件的串联组电压为蓄电池电压的1.2〜1.5倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述蓄电池为免维护的密封型铅酸蓄电池,用于存储太阳能电池组件提供的电能,给路灯提供持续的电能,输出电压为12V或24V。
7.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述单片机还用于通过对周围环境亮度和温度参数的采样,自动控制LED路灯的亮度。
8.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述单片机为ARM系列单片机,用于通过PWM变换对各个模块的电路进行控制。
9.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述直流电源模块用于实现220V交流转12V或24V的直流功能。
10.根据权利要求1所述的一种基于市电互补的太阳能路灯系统,其特征在于所述路灯固有设备,包括预埋电缆、路灯基座、灯杆和灯具。
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