CN201386975Y - 一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统 - Google Patents

一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统 Download PDF

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刘强
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秦代春
司传涛
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    • Y02B20/72Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

Abstract

一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统。该系统的路灯是LED路灯,它由市电供电回路与由太阳能电池板和蓄电池等构成的太阳能供电回路分别供电。本实用新型中,市电供电回路中的变换器和变压器,分别是双向变换器和并网变压器,也即在两个回路中引入了可并网的环节。这样,就可以根据可能的最大功率来设置太阳能电池板了,不需要针对不同光照地区来考虑太阳能电池板的匹配问题,在初期投入条件许可的地方,更能最大限度利用太阳能。太阳能电池板转换的多余电能回馈给市电网后,还能节约大量的不可再生能源。

Description

一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统
技术领域
本实用新型涉及由市电和太阳能双回路供电的路灯装置。 背景技术
目前,大面积使用的路灯基本上都是市电来供电的,每天消耗的电能比较多,浪费很大。 近年来,人们就相继开发出由太阳能供电的路灯装置,其中,有仅采用太阳能供电的、也有 由市电和太阳能双回路供电的。仅山太阳能供电的路灯存在太阳能电池板的匹配问题,如果 按冬季匹配太阳能电池板,在夏天就会造成很大的浪费;如果按夏天匹配太阳能电池板,冬 天就会出现电能不足而使路灯无法正常工作。并且,无论怎样匹配都难以保证路灯在阴雨天 正常工作。由市电和太阳能双回路供电的LED路灯虽然保证了路灯在何种光照条件下都正常 工作,但为了使太阳能的电不至于浪费(实际上是节省初期投入相对较大的太阳能电池板), 目前均只按强光照条件下来配置太阳能电池板。这样一来,又产生了新的问题,即太阳能容 量就会比较小,太阳能资源又得不到充分利用。并且,LRD路灯应用于不同光照地区,太阳 能电池板的容量还需要重新匹配。
发明内容
本实用新型的目的是,针对现有技术的不足,提出一种由市电和太阳能向路灯供电且可 并网的双回路系统,解决其中太阳能供电回路中的太阳能电池板匹配问题、以适应任何光照 地区需要;同时,还会将太阳能电池板转换的多余电能回馈给市电网。
为实现所述目的,提供这样一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统。该 系统与现有技术相同的方面是,系统中的路灯是LED路灯,该LED路灯通过路灯控制器与DC 母线(即直流母线)联通。在市电供电回路中,该DC母线通过在该回路中的变换器和变压器 与市电网联通;在太阳能供电回路中,该DC母线通过单向变换器与太阳能电池板联通、同时通过充放电控制器与蓄电池相联。控制市电与蓄电池分别供电以及控制对蓄电池进行充放 电的,是与单向变换器、充放电控制器、路灯控制器和市电供电回路中的变换器均联通的中 央处理器。其改进之处是:市电供电回路中的变换器和变压器,分别是双向变换器和并网变 压器。
在本实用新型运行过程中,由市电网或太阳能向LED路灯分别供电、蓄电池的充放电过 程及其控制,均与现有技术的相同,故在本部分不赘述。用双向变换器和并网变压器替换掉 现有技术的市电供电回路中的变换器和变压器后,本实用新型并网及其将太阳能电池板转换 的多余电能回馈给市电网的过程如下-
白天,在中央处理器的控制下,市电网或蓄电池均不向LED路灯供电。在有阳光的情况 下,太阳能电池板转换的电能,首先通过单向变换器、DC母线、充放电控制器向蓄电池充电; 当中央处理器检测到蓄电池充满电后,停止对蓄电池充电、并自动切换到并网状态;此时, 太阳能电池板转换的多余电能,通过单向变换器、DC母线、双向变换器、并网变压器将回馈 给市电网。
与现有技术相比较,由于有并网环节的引入,就可以根据可能的最大功率来设置太阳能 电池板了,这样,既不需要针对不同光照地区来考虑太阳能电池板的匹配问题,在初期投入 条件许可的地方,更能最大限度利用太阳能。太阳能电池板转换的多余电能回馈给市电网后, 还能节约大量的不可再生能源。
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理图
图2为本实用新型蓄电池充电示意图
图3为本实用新型并网发电示意图
图4为本实用新型蓄电池给路灯供电示意图
图5为本实用新型市电网给路灯供电示意图
图6为本实用新型市电网给蓄电池充电示意图具体实施方式
一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统(参考图1)。该系统中的路灯是 LED路灯,该LED路灯通过路灯控制器与DC母线联通。在市电供电回路中,该DC母线通过 在该回路中的变换器和变压器与市电网联通;在太阳能供电回路中,该DC母线通过单向变 换器与太阳能电池板联通、同时通过充放电控制器与蓄电池相联。控制市电与蓄电池分别供 电以及控制对蓄电池进行充放电的,是与单向变换器、充放电控制器、路灯控制器和市电供 电回路中的变换器均联通的中央处理器。在本实用新型中,市电供电回路中的变换器和变压 器,分别是双向变换器和并网变压器。显然,在本实用新型中的中央处理器,同时具有控制 并网、以让太阳能电池板转换的多余电能回馈给市电网的功能。 进一步讲,本实用新型中的双向变换器是DC/AC双向变换器。 更进一步讲,本实用新型中的单向变换器是buck变换器。 再进一步讲,本实用新型中的中央处理器是ARM处理器,或者是DSP处理器。 本实用新型的技术方案是重庆市自然科学基金(CSTC2007BB6171)资助的项目,为此,专 门作了专利意义的试验验证。依据图1的结构原理,选用的电压为24伏的LED路灯,把它 设置在灯杆上、并让LED路灯与路灯控制器联通;通过DC母线,把路灯控制器在该DC母线 的同一节点处,与充放电控制器、单向变换器和双向变换器联通。与充放电控制器联通的蓄 电池选用额定电压为24伏的;与单向变换器联通的太阳能电池板设置在灯杆的顶端,它输 出36伏的直流电。单向变压器把太阳能电池板转换的直流电能,由变36伏变为24伏送入 DC母线。双向变换器与DC母线连接的一端也为24伏直流电、与并网变压器连接的一端与该 并网变压器相同,均为12伏50赫兹的交流电,在中央处理器的控制下,电流、电压在双向 变换器中实现双向变换。并网变压器的另一端为220伏的交流电,与市电网联通。
在晴朗的白天,单向变压器把太阳能电池板转换的电能,由36伏变为24伏送入DC母 线,并在充放电控制器的控制下给蓄电池充电(参考图2)。同时,单向变换器实现对太阳能 电池板最大功率跟踪,保证太阳能电池板实时工作在最大功率下。中央处理器通过对充放电 检测、确认蓄电池充满电后,停止充放电控制器对蓄电池充电(防止蓄电池过充),并自动切 换到并网状态(参考图3)。此时,太阳能电池板仍然通过单向变换器转换为24伏的DC母线电压,母线电压经过双向变换器转换为12伏50赫兹的交流电压,12伏通过并网变压器变换 为220伏的交流电并入市电网,以向市电网输送电能,此时,单向变换器仍然实现太阳能电 池板最大功率的跟踪。
夜晚的时候(参考图4),在路灯控制器的控制下,蓄电池24伏的直流电,通过充放电控 制器给LED路灯供电,LED路灯在驱动电路控制下发出光亮,同时,充放电控制器控制蓄电 池防止过放电。另外,与现有技术相同,路灯控制器通过其内的噪声传感器监测噪声和时间 确定是否是夜深人静的时候,夜深人静的时候减少LED灯的开启数量。
连续阴雨天气的时候,太阳能电池板儿乎发不出电,由市电网的交流电直接给路灯供电 (参考图5),同时巾—电网给蓄电池充电(参考图6)。此时,市电网220伏的交流电经过并网 变压器变换为12伏的交流电,双向变换器把12伏的交流电变换为24伏的直流电,24伏直 流电在路灯控制器的控制下给LED路灯供电;24伏的直流电通过充放电控制器给蓄电池充电。 蓄电池还充当LED路灯的不间断电源。
在上述试验验证中,采用与现有技术相同的路灯控制器,该路灯控制器由光控开关、时 控开关、噪声检测传感器组成;LED路灯由LED阵列及其驱动电路组成。单向变换器、充放 电控制器、路灯控制器、双向变换器设置灯杆底部的控制箱内,蓄电池也置于灯杆的底部。 单向变换器、双向变换器、充放电控制器、路灯控制器在统一的中央处理器控制H办调工作。

Claims (5)

1、一种由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统,该系统中的路灯是LED路灯,该LED路灯通过路灯控制器与DC母线联通;在市电供电回路中,所述DC母线通过在该回路中的变换器和变压器与市电网联通;在太阳能供电回路中,所述DC母线通过单向变换器与太阳能电池板联通、同时通过充放电控制器与蓄电池相联;控制市电与蓄电池分别供电以及控制对蓄电池进行充放电的,是与所述单向变换器、充放电控制器、路灯控制器和市电供电回路中的变换器均联通的中央处理器;其特征在于,市电供电回路中的所述变换器和变压器,分别是双向变换器和并网变压器。
2、 根据权利要求1所述由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统,其特征在 于,所述双向变换器是DC/AC双向变换器。
3、 根据权利要求1或2所述由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统,其特 征在于,所述单向变换器是buck变换器。
4、 根据权利要求1或2所述由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统,其特 征在于,所述中央处理器是ARM处理器,或者是DSP处理器。
5、 根据权利要求3所述由市电和太阳能向路灯供电且可并网的双回路系统,其特征在 于,所述中央处理器是ARM处理器,或者是DSP处理器。
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