太陽能路燈控制器

太陽能控制器套用於太陽能光伏系統中，它全稱太陽能充放電控制器，協調太陽能電池板、蓄電池、負載的工作，是光伏系統中非常重要的組件。使整個太陽能光伏系統高效，安全的運作。

太陽能路燈控制器主要用於家庭、商業區、工廠、交通、牧區、通信以等太陽能供電系統。

基本介紹

• 中文名：太陽能路燈控制器
• 外文名：Solar street lamp controller

簡介

作為太陽能路燈控制器應該具備以下基本功能:

· 過載保護

· 短路保護

· 反向放電保護

· 極性反接保護

· 雷電保護

· 欠壓保護

· 過充保護

· 負載開機恢復設定

最大功率點跟蹤（MPPT）

特性

（1）12/24V自動識別

（2）高效的串聯式PWM充電方式，延長了蓄電池壽命，提高了系統性能

（3）使用功率 MOSFET 作為電子開關，沒有任何機械開關

（4）具有廣泛的適用性，自動識別白天/黑夜

（5）LED數位化功能選單設定及顯示簡明、易用

（6）路燈的定時時段 1~15 小時可調

（7）獨特的雙時段控制，增強了路燈系統的靈活性

（8）全面的防水功能設計，控制器適用於潮濕、粉塵等惡劣環境

（9）密封、膠體、開口式三種類型鉛酸蓄電池充電程式可選

（10）採用溫度補償，自動調整充放電參數，提高蓄電池使用壽命

（11）控制器具有過溫、過充、過放、過載、短路自動保護功能

（12）任意組合的光電池及蓄電池反接自動保護功能

特點

1、保障電流恆流輸出

由於LED自身需要通過技術手段進行恆流或者限流，否則根本無法正常的工作。一般的LED燈採用的辦法通常是外加一個驅動電源來進行LED的恆流，但是這卻需要帶來功率上得損耗，使得加上獨立驅動電源的更加耗電，所以這種方式不太可取。

2、控制輸出時段

太陽能控制器可以設定好時間段，到了設定好的時間段開始輸出電流開始工作。

3、輸出功率的調節

在太陽能路燈的套用中，對功率進行調節。調節功率可以控制LED燈的亮度，比如凌晨路燈調節成30W、深夜調節成15W節能，這樣鎖定了電流既滿足了夜間的照明需求，又節約了蓄電池、太陽能電池板的整體配置和預算，還可以大大有效的延長LED燈的壽命。

選擇

一：應該選擇功耗較低的控制器，控制器24小時不間斷工作，如其自身功耗較大，則會消耗部分電能,最好選擇功耗在1毫安以下的控制器。

二：要選擇充電效率高的控制器，具有MCT充電模式的控制器能自動追蹤電池板的最大電流，尤其在冬季或光照不足的時期，MCT充電模式比其他高出20%左右的效率。

三：應選擇具有兩路調節功率的控制器，具有功率調節的控制器已被廣泛推廣，在夜間行人稀少時段可以自動關閉一路或兩路照明，節約用電，還可以針對LED燈進行功率調節。除選擇以上節電功能外，還應該注重控制器對蓄電池等組件的保護功能，像具有涓流充電模式的控制器就可以很好的保護蓄電池，增加蓄電池的壽命，另外設定控制器欠壓保護值時，儘量把欠壓保護值調在 ≥ 11.1V ，防止蓄電池過放。

設計原理

太陽能路燈是以太陽的光為主要能源,白天可以自主充電、晚上使用。無需鋪設任何複雜、昂貴的電路管線等,同時還可以任意調整燈具的布局,安全高效節能並且無其它污染,充電和使用開關的過程採用光控自動控制,無需人工操作,工作穩定可靠,節省電費和電力資源,免維護,太陽能路燈的實用性已充分得到了人們的認可，本文介紹的是基於單片機的太陽能路燈控制器的設計,對12V和24V蓄電池可以實現自動識別,能實現對蓄電池的科學管理,能指示蓄電池過壓、欠壓等運行狀態,而且具有兩路負載輸出,每路負載額定電流可以達到5A,兩路負載可以隨意設定為同時點亮、分時點亮,單獨定時等多種工作模式,同時對負載的過流、短路具有保護等功能;且有較高的自動化和智慧型化程度。

硬體電路組成及工作原理是由統硬體結構框圖太陽能路燈智慧型控制器以STC12C5410AD單片機為核心的。其中外圍電路主要由電壓採集電路、主要負責輸出控制與檢測電路、LED顯示電路及鍵盤電路等幾部分組成的,電壓採集電路包括:太陽能電池板和蓄電池電壓採集,用於太陽光線強弱的識別以及蓄電池電壓的獲取。單片機的P3口的兩位作為鍵盤輸入口,用於工作模式等參數的設定。

在系統中STC12C5410AD、電壓採集與電池管理、負載輸出控制與檢測電路的設計與實現。STC12C5410AD單片機STC12C5410AD是STC12系列的單片機,採用RISC型CPU核心,兼容普通8051指令集,而且還有新的特點:片內含有Flash程式存儲器10k,Data Flash數據存儲器2k,RAM數據存儲器512位元組,同時內部還有看門狗(WDT);片內集成MAX810專用復位電路,集成了8通道10位解析度的ADC以及4通道的PWM;具有可程式的8級中斷源4種優先權,具有系統可程式(ISP)和套用可程式(IAP)等特點,片內資源豐富、集成度高、使用方便。STC12C5410AD對系統的工作進行實施調度,實現外部輸入參數的設定、對蓄電池及負載進行管理,工作狀態的指示等。為充分使用片內資源,本文所設定的參數寫入Data Flash數據存儲器內。鍵盤電路P3.4(T0)接F1鍵,該鍵用

於設定狀態的識別及參數設定;P3.5(T1)接F2鍵,該鍵用於自檢及“加1”功能,根據程式流程,分別實現不同功能。電壓採集與電池管理太陽能電池板電壓採集,用於太陽光線強弱的判斷,因而可以作為白天、黃昏的識別信號。同時本系統支持太陽能板反接、反充保護。

蓄電池電壓採集,用於蓄電池工作電壓的識別。利用微控制器的PWM功能,對蓄電池進行充電管理。蓄電池開路保護:萬一蓄電池開路,若在太陽能電池正常充電時,控制器將關斷負載,以保證負載不被損傷,若在夜間或太陽能電池不充電時,控制器由於自身得不到電力,不會有任何動作。

過充保護:充電電壓高於保護電壓(15V)時,自動關斷對蓄電池的充電;此後當電壓掉至維護電壓(13.2V)時,蓄電池進入浮充狀態,當低於維護電壓(13.2V)後浮充關閉,進入均充狀態。當蓄電池電壓低於保護電壓(11V)時,控制器自動關閉負載開關以保護蓄電池不受損壞。通過PWM充電電路(智慧型三階段充電),可使太陽能電池板發揮最大功效,提高系統充電效率。本系統支持蓄電池的反接、過充、過放。

負載輸出控制與檢測電路本系統設計了兩路負載輸出,每路的輸出均有獨立的控制和檢測,具有完善的過流、短路保護措施。

連線方法

一般的太陽能路燈控制器應先連線燈線，其次是蓄電池線，最後再連線太陽能電池板線。