CN204513242U - 风光互补led灯照明系统 - Google Patents

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邱雪娜
余舟
姚占伟
张雪君
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Abstract

本实用新型公开了一种风光互补LED灯照明系统,涉及风电光电互补供电应用技术领域,包括风光互补控制器PLC以及分别与所述风光互补控制器PLC电控连接的风力发电机、太阳能光伏板、胶体蓄电池和LED灯,还包括:AD模块:对电流电压等模拟量进行转换;红外光电传感器:测得夜晚行人的位置;风速仪:测量所述风力发电机周围的风向与风速数据;霍尔转速仪:测量所述风力发电机的旋转速度。与现有技术相比,本实用新型同时采用风能和太阳能进行发电,实现风能光能互补发电系统,结合实际资源情况以及用电要求和设施的实际构造,合理的配置发电系统的容量,保证电能的稳定输出,做到能源节约利用的最大化,实现绿色与节能的目标。

Description

风光互补LED灯照明系统
技术领域
本实用新型属于风电光电互补供电应用技术领域,尤其涉及一种风光互补LED灯照明系统。
背景技术
随着社会经济的发展,地球上的能源日趋紧张,一些不可再生能源储量日益减少,逐步濒临消耗殆尽的边缘,于是许多研究者纷纷把目光投向可再生能源,风能和太阳能因其清洁无污染已经得到了快速发展。
在人们的日常生活中,照明是必不可少的一项生活需求。每年仅照明设施所消耗的能源占了相当的一部分比例,街道等空旷公共场所的照明就是其中耗能较大的一部分。与此同时,我们也可以发现,在这些照明设施所在的场所,太阳能与风能并未被很好的应用,而且在没人的情况下还长时间处于工作状态下,造成了电能的浪费。
一方面,独立利用太阳能和风能受到环境、温度、光照、风速等的影响,使得系统无法保证稳定的输出;另一方面,如果能实现LED灯的自动化,区分白天和黑夜,只有黑夜才工作。上述问题,亟待解决。
发明内容
本实用新型针对现有技术中的不足,提供了一种风光互补LED灯照明系统。
为了解决上述技术问题,本实用新型通过下述技术方案得以解决:风光互补街道LED灯照明系统,包括风光互补控制器PLC以及分别与所述风光互补控制器PLC电控连接的风力发电机、太阳能光伏板、胶体蓄电池和LED灯,其特征在于,还包括:
AD模块:对电流电压等模拟量进行转换;
红外光电传感器:测得夜晚行人的位置;
风速仪:测量所述风力发电机周围的风向与风速数据;
霍尔转速仪:测量所述风力发电机的旋转速度。
为了取得更好的技术效果,进一步的技术改进还包括,所述风力发电机依次连接有电流耦合保护模块,升压变换器,整流器和LED灯。
为了取得更好的技术效果,进一步的技术改进还包括,所述风力发电机发出三相交流电,电流经所述升压变换器升压后为三相电流,电流流至所述整流器,被整流为直流电输出,并与所述太阳能光伏板发出的电流汇流。
为了取得更好的技术效果,进一步的技术改进还包括,所述LED灯成对设置且使用同一个胶体蓄电池。
本实用新型的有益效果是:本实用新型同时采用风能和太阳能这两种资源进行发电,实现风能光能互补发电系统,结合实际资源情况以及用电要求和设施的实际构造,合理的配置发电系统的容量,解决了单独的太阳能或风力发电系统难以输出稳定的电能的问题,保证电能的稳定输出,并且做到人在时LED灯亮起,人走时LED自动熄灭,在一定程度上做到能源节约利用的最大化,实现绿色与节能的目标。
附图说明
图1 是本实用新型的风光互补街道LED灯照明系统框图。
图2 是本实用新型的风光互补LED照明模块结构示意图。
图3 是本实用新型的发电储能流程图。
图4 是本实用新型的夜间照明流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
参见图1 至图4所示,本实用新型风光互补街道LED灯照明系统的一种具体实施例。图1是系统总框图,整个系统采用模块化设计,将面对面的一对街灯作为一个模块进行设计,街道共有N对路灯就有N个这样的模块。这样设计的原因在于面对面的一对街灯共用一个胶体蓄电池,即面对面的街灯上的风力发电机及太阳能光伏板都是对同一个胶体蓄电池充电,同时该对街灯的LED灯的照明电能也是由该蓄电池提供,这样做既能使每对街灯节约一个胶体蓄电池,达到减少成本、绿色节能目的,又能保证蓄电池不工作在欠压状态,延长其寿命。所有模块的控制用PLC来完成。整个系统由PLC、AD模块、风速测量仪、电能储能装置和霍尔转速测量仪组成。安装在LED路灯上方的风机转速大小由安装在风机周围的霍尔转速测量传感器测得,风机周围的风向与风速数据由所配置的风速仪检测获得,夜晚行人的位置由红外光电传感器测得,储能装置的实际储能值、各太阳能光伏板和各风机所发出的电功率大小,都与上述的各个参数一同送入AD模块进行转换,然后送入到PLC中与预设的参数进行比较,同时将需要显示的数据显示到组态软件的界面之上。
系统采用感光光敏开关用于感受光线强度,光线强时断开,PLC检测到关灯信号就执行白天所用的发电模块;光线弱时闭合,PLC检测到开灯信号就执行夜晚所用的照明模块。夜间时,红外线光电传感器用于检测街道上行人的位置并作为信号开通或关断相应的LED路灯。
远程控制端主要由街道的PC机构成,可以通过局域网远程监控风机和太阳能光伏板的发电情况。该电脑上应装有相应的组态软件,能够显示各个模块下各个风机所处位置的风力方向和风力大小,风力发电机的电机转速、风机和太阳能光伏板输出电压及输出电流的大小,储能模块储能装置的实际储藏的电能大小。信息储存模块可导出一个星期或一个月内每天发电的电量大小,方便信息的查询与管理。
图2为一对街道LED灯的信号流程图,此对街道LED灯即为一个模块,图中的各个回路控制信号都接至PLC的输出端。
白天时,光照强度大,光敏开关处于断开状态,即光敏开关的0信号显示为白天,按照程序的设定执行发电程序,切断胶体蓄电池的输出回路,并让风力发电机1、风力发电机2发电,其发出的电为三相交流电,为保护元器件电流要先经过电流耦合保护模块,若电流过大,电流耦合保护模块自动切断保护模块到升压变换器的回路,防止过大的充电电流流入从而烧毁元器件;若电流正常,模块则接通保护模块到升压变换器的回路。之所以在这里引入升压变换器,是因为风机发出的电压比较低,但经过升压变换器升压后能使其发出的电压升高,使风机工作点大大提前,风机产出的电能可利用率升高。
升压后的三相电流流至整流器,整流为直流电输出,并与太阳能光伏板1、2发出的电流汇流。此时为了提高胶体蓄电池的使用寿命,不让其在充满时仍继续充电,需要读取胶体蓄电池的电压信号,从而选择不同的回路进行工作。蓄电池的电压信号就是区分的标准,因为蓄电池充电充满时电压信号与其未充满时是有所区别的,若其反馈的电压信号显示充满,则回路被切断,若其反馈的电压信号显示未充满,则接通至胶体蓄电池的充电回路,蓄电池充电。同样当蓄电池充满时,根据它电压信号的反馈自动切断充电回路。
夜晚时,光照强度小,光敏开关处于闭合状态,即光敏开关的1信号显示为夜晚,接通蓄电池的输出回路,其输出的电能要先经过升压变换器进行升压,达到LED灯的工作电压。装在升压变换器之后声控开关作为夜晚的路灯开通的信号之一,即有人或车接近时开关处于开通状态,同时装在街灯1和街灯2的热释电红外光电开关也会有信号输入,二者的信号进行逻辑与运算后就接通街灯1和街灯2的照明电路,街灯1和街灯2亮起进行照明。
此外,霍尔转速仪1和霍尔转速仪2用于检测风机的转速,其输出信号接至PLC的AD模块,再输入到PLC中,用于监控风机工作状态。风机1和风机2的另外一根接线接至PLC的输出端,这是为了防止在电流耦合保护模块故障时或者在紧急状态时,可以人为快速地控制风机的工作状态。
该系统白天进行发电储能,夜晚进行LED照明,所以程序分为两部分,第一部分为发电储能部分,第二部分为夜晚照明部分。
 图3为风光互补发电储能流程图,如图所示,可将发电系统分为如下几个步骤:
Step.1 程序初始化,判断感光光敏开关的状态,若闭合则进入Step.2,否则进入Step.9。
Step.2 系统开始自检试运行,检查的内容包括:储能装置、太阳能光伏板及风机输出的电压电流是否在正常范围内,传感器的数据采集是否及时准确,进入Step.3。
  Step.3  对Step.2的自检状态做出总结,判断系统是否处于正常状态,正常则进入Step.4;异常则跳转至Step.7。
  Step.4 在系统自检试运行正常的状态下,接通风机及太阳能光伏板的输出回路至储能装置的电路,进入Step.5。
  Step.5 风机及太阳能光伏板开始发电,其所发电能通过回路输送至储能装置进行储存,进入Step.6。
  Step.6 判断胶体蓄电池的蓄电状态,若蓄满则进入Step. 8,若未蓄满则进入Step.7
Step.7 接收由风速仪、霍尔转速测量元件等发出的经过AD模块后转换得到的数据,并与设定的参数范围进行比较,若在所设的参数范围内则跳转至Step.5,
若不在其范围内,则跳转至Step.8。
Step.8 切断风机及太阳能光伏板的输出回路至储能装置的电路。
夜间照明部分
图4是夜间照明流程图,据图所示,将夜间照明分为如下几个步骤:
  Step.9:系统运行夜间照明程序,检测红外光电开关及声控开关有无信号输入,即有无行人在街道上行走,若有输入信号,则进入Step.10;否则,继续等待输入信号。
  Step.10:接通储能装置至LED路灯的电路,使LED灯亮起照明,进入Step.11。
 Step.11:对LED灯的照明进行延时,使其延时关断,关断后返回到Step.9。
本实用新型的发电系统部分的是由风力发电和太阳能发电互补设计而成,既能有效利用者两项资源进行利用与再生,又能使两项发电系统相辅相成,弥补风力发电的不稳定性及太阳能发电的受光照限制的不足,使发电能尽可能的持续稳定,增加其可利用性。
本实用新型采用自主设计的电路转化模块,具有保护设备,成本较低,运行稳定,实用性强的特点。方案中引入了升压变换器,风机发出的电比较低,但经过升压后能使其发出的电压升高,使其工作点大大提前,可利用率升高。
本实用新型的系统设计中设有可调光敏开关,可依据不同地区的具体光照情况进行设定开关不同的开通时间,使其应用更为广泛。另外,通过设置传感器检测在夜晚时街道上行人行走的位置,以此为依据只开启行人周围一定范围内的LED路灯,做到灯随着行人的行走而亮,达到人机交互的目的,同时也能最大限度的节省电能支出,达到绿色环保的目标。
以上列举的仅为本实用新型的具体实施例,显然,本实用新型不限于以上的实施例。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.风光互补LED灯照明系统,包括风光互补控制器PLC以及分别与所述风光互补控制器PLC电控连接的风力发电机、太阳能光伏板、胶体蓄电池和LED灯,其特征在于,还包括:
AD模块:对电流电压等模拟量进行转换;
红外光电传感器:测得夜晚行人的位置;
风速仪:测量所述风力发电机周围的风向与风速数据;
霍尔转速仪:测量所述风力发电机的旋转速度。
2.根据权利要求1所述的风光互补LED灯照明系统,其特征在于,所述风力发电机依次连接有电流耦合保护模块,升压变换器,整流器和LED灯。
3.根据权利要求2所述的风光互补LED灯照明系统,其特征在于,所述风力发电机发出三相交流电,电流经所述升压变换器升压后为三相电流,电流流至所述整流器,被整流为直流电输出,并与所述太阳能光伏板发出的电流汇流。
4.根据权利要求1所述的风光互补LED灯照明系统,其特征在于,所述LED灯成对设置且使用同一个胶体蓄电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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