Uyarlanabilir güneş sokak lambası kontrolörü tasarım çantası
Dayangneng sokak lambaları, kablo döşemeye gerek olmaması ve geleneksel enerji tüketilmemesi gibi avantajları ile yaygın bir şekilde tanınmaktadır. Ancak yine de, güneş enerjili sokak lambalarında yüksek maliyet ve istikrarsız güvenilirlikle sonuçlanan bazı sorunlar vardır. Örneğin, pillerin genellikle bir yıldan daha kısa sürede değiştirilmesi gerekir. Bu sadece bakım maliyetini artırmakla kalmaz, aynı zamanda müşterinin tüketim maliyetini de artırır ve kaynak yaratır. atık. İkincisi, güneş enerjisi dengesiz bir enerji kaynağıdır ve enerji dağılımı dengesizdir.Enerji yazın yeterlidir, ancak sokak lambasının kullanım süresi kısadır ve kışın etkili ışık süresi kısadır, ancak sokak lambasının uzun kullanım süresi vardır, bu da operasyonun güvenilirliğini büyük ölçüde azaltır. Nedeni esas olarak güneş sokak lambasından kaynaklanmaktadır. Denetleyici performansının etkisi. Güneş kontrol birimi, güneş fotovoltaik sisteminin temel parçasıdır ve esas olarak sokak lambasının şarj edilmesini, boşaltılmasını, kısılmasını ve açılmasını ve güzel kontrolünü ve aşırı şarj, aşırı deşarj, aşırı yük vb. Meydana geldiğinde zamanında ve etkili sistemi tamamlar. Zemin koruması, aydınlatma süresini sağlar, güvenilirliği sağlar, pil ömrünü etkili bir şekilde uzatır ve maliyetleri azaltır.
1 Güneş sokak lambası kontrolörlerinin ana tasarım gereksinimleri ve geliştirme aşamaları
Solar sokak lambası kontrolörlerinin teknolojisi ve kalitesi için temel gereksinimler şunlardır:
1) Güç kaynağı sistemi, solar sokak lambası pil panosunun özelliklerine göre sabit bir akım çıkışına sahip olacak şekilde tasarlanmalıdır:
2) Aşırı şarj ve aşırı deşarj koruması;
3) Sistem güç ayar fonksiyonu ile;
4) Bir ağ kontrol sistemi kurun;
5) Pazar ihtiyaçlarına göre ürünler modüler hale getirilir.
Solar sokak lambası kontrol cihazlarının gelişimi yakın zamana kadar 3 aşamadan geçmiştir: ilk nesil fonksiyonlar nispeten basittir, anahtar ışık kontrolü harici bir ışık sensörü gerektirir, zamanlama süresi ayarlanamaz, pil koruma devresi yoktur ve sistem ömrü çok kısa ve hızlıdır Piyasa tarafından elendi: İkinci nesil, birinci nesil temelinde bir pil koruma devresi ile donatılmıştır, güneş sokak lambası pil bileşenleri aracılığıyla ışığa duyarlı veriler toplar ve anahtarlar veya programlar aracılığıyla zamanlamayı ayarlar.Teknoloji kademeli bir gelişmeye sahiptir ve kademeli olarak devam etmektedir. Pazar kabulü: Üçüncü nesil sokak lambası denetleyicisi, çoğu işletmenin, pili damlatmak için PWM şarj kontrol işlevini benimsemesidir; bu, pil ömrünü etkin bir şekilde uzatır ve kullanım maliyetini düşürür ve böylece pazar payını daha da genişletir.
İyi bir kontrolör, saf güneş sokak lambalarının birçok problemini telafi edebilir veya hatta çözebilir ve bunların güvenilirliğini artırabilir. Beyaz uyarlanabilir güneş enerjisi besleme lambası için dördüncü nesil kontrolörün geliştirilmesi gerekiyor.Karakteristik özelliği, beyaz uyarlanabilir lambanın güç ayarlama fonksiyonuna sahip olmasıdır.Güç algılama ve kalan güç hesaplaması gereklidir.Aynı zamanda, tüm sokağın korunabilmesi için ağ oluşturma fonksiyonuna sahiptir. Sokak lambaları aynı parlaklığa sahiptir ve iletişim kurabilir.
2 Kendinden uyarlamalı saf güneş enerjisi kaynağı lamba kontrolörünün tasarımı
Uyarlanabilir kontrol, kendi kendine öğrenme kontrolü, bulanık mantık kontrolü, sinir ağı kontrolü ve diğer gelişmiş kontrol teorileri ve algoritmaları gibi çeşitli modern kontrol teorileri de fotovoltaik güç üretim sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunların arasında, uyarlanabilir kontrol güneş enerjisi besleme devresi lamba kontrolörü tasarımı, teşvik edilmeye değer bir teknolojidir.
2.1 Tasarım hedefleri
Saf güneş enerjisi devre ışıklarına uyum sağlamanın tasarım hedefi: esas olarak yan yollar ve mesken yolları ve yayalar ve motorsuz araçlar için yaya yol lambaları için Bu tasarım aynı zamanda güney rüzgar enerjisi veya rüzgar ve güneş enerjisiyle çalışan sokak aydınlatma sistemleri için de uygundur: güneş enerjisi eksikliğinden dolayı Ana yolun aydınlatma tasarım standartlarının güvenilirliği ve katılığı, güneş enerjisi beslemesinin tasarımı, ana şebekeden beslenen sokak lambası kontrolöründen daha karmaşıktır.Sistem kontrolü, güneş ve şebeke gücünün anahtarlanmasını gerektiriyorsa, bu tasarım temelinde basitleştirilecektir. Tamam. Hedef yer Pekin'de.
2.2 Kendinden uyarlamalı saf güneş enerjisi kaynağı lamba kontrolörünün tasarım özellikleri ve işlevleri
Saf güneş enerjisi beslemeli lamba denetleyicisinin tasarımına uyum sağlamanın amacı, hassas kontrol yoluyla maliyetleri düşürmek ve güvenilirliği artırmaktır. Esas olarak aşağıdaki özelliklere ve işlevlere sahiptir (kurşun asitli bataryayı güneş sokak lambası enerji depolama cihazına örnek olarak alın):
1) MPPT devresi
Solar sokak lambası pil panelinin özelliklerine göre, solar sokak lambası pil dizisinin çıkış voltajı belirli bir sabit voltaj değerine yakın kontrol edilirse, güneş pili tüm çalışma süreci boyunca yaklaşık olarak maksimum güç noktasında olacaktır.Güneş pili modülünün enerji dönüşüm verimliliği en yüksek. LED'in güvenilir kullanımını sağlamak için yükü stabilize ederek LED'e sabit akım elde etmek için PWM teknolojisini kullanma. 141. STMicroelectronicsin MPPT özel yongası SPV1020'yi kullanma. İzleme verimliliği% 98'e ulaşabilir ve enerji dönüştürme verimliliği% 95'tir Teorik olarak, MPPT teknolojisinin kullanımı, geleneksel yönteme kıyasla verimliliği% 50 artıracaktır.Gerçek testlerde, çevredeki ortamın etkisi ve tanrıların enerji kaybı nedeniyle, nihai verimlilik de% 20 -% 30 oranında artırılabilir.
2) Aşırı şarj ve aşırı deşarj koruması
Pil gücü 36 V, şarj kesme voltajı 42,5-43 V, şarj kesme sıcaklığı 80 ° C, şarj kesme sıcaklığı artışı 30 ° C gibi şarj sınır voltajı ve pil sıcaklığı artışı algılama stratejisini benimseyin. Bununla birlikte, çoğu zaman pil temelde yetersiz şarj edilmiştir. Aynı zamanda, pil voltajı verilerinin gerçek zamanlı olarak toplanması yoluyla, pil için voltaj sınırlayıcı korumayı almak için yazılım kontrolünün kullanılması: aşırı şarjı ve aşırı deşarj korumasını önlemek için pil gücünün gerçek zamanlı hesaplanması, güç% 100 olduğunda şarjı durdurun ve güç% 20 olduğunda deşarjı durdurun. Ömrünü uzatın ve ikinci bir savunma hattı olarak hizmet edin. Şekil 1, pil aşırı şarj korumasının bir akış şemasıdır.
3) Akıllı kontrol anahtarı, gerçek zamanlı izleme, erken uyarı fonksiyonu
Güneş sokak lambası pil paneli akım tespiti, batarya voltajı tespiti, batarya gücü izleme ve ortam sıcaklığı tespiti gerçekleştirin.Işık açılır ve kapanır ve sistemin güvenilirliğini sağlamak için arızalar konusunda uyarmak için çalışma ortamı ve durum verileri gerçek zamanlı olarak yüklenir. Şekil 2, solar sokak lambalarının açık ve kapalı kontrol akış ağını göstermektedir.
Şekil 2 Sokak lambalarının açık ve kapalı kontrolünün akış şeması
4) Adaptif parlaklık ayarı
Sürekli bulutlu ve yağmurlu günlerin normal çalışmasını sağlamak için güneş sokak lambası üreticileri genellikle sadece bataryanın kapasitesini arttırır.Genellikle batarya kapasitesi batarya panelinin kapasitesinin 5 katına ulaşabilir, aslında bu sorunu çözmez. Çünkü yağışlı günlerde işin güvenilirliği pilin kapasitesine bağlı olmayıp birçok faktörün dengesi ile belirlenir. Mevcut coğrafi konuma, mevsime, zamana, hava koşullarına, ışık radyasyonuna, toz konsantrasyonuna, çalışma ortamına ve kalan güce göre, lambanın parlaklığını uyarlamalı olarak ayarlayın ve enerjiyi makul şekilde tahsis edin. Tasarım saf güneş enerjisi kaynağı olduğundan ve ikili güç kaynağı durumunu dikkate almadığından, sistem güvenilirliğini artırmanın tek çözümü lambanın parlaklığından ödün vermektir.
Beyaz adaptasyonu gün elektrik kullanım öncesi kalan güç ve gün içindeki şarj miktarına göre ayarlayın Normal aydınlatma sağlarken pil çalışma noktasını uzun süre yüksek potansiyelde tutun, şarj ve deşarj derinliğini pil devrine göre% 30'un altında yapın Yaşam eğrisi, pil ömrünü 4-5 kat uzatabilir, güneş enerjili sokak lambalarının maliyetini etkili bir şekilde azaltabilir ve güvenilirliği artırabilir. Kalan güç ve şarj kapasitesinin hesaplanma süreci aşağıda ayrıca açıklanacaktır.
2.2.1 Pil seviyesi tespiti
1) Güç algılama için algoritma
Büyük miktarda deneysel veri, pilin iç direnci ile pil yaşlandığında (yaklaşık 0.88) şarj arasında yüksek bir korelasyon olduğunu ve pil tamamen şarj edildiğinde ve tamamen boşaldığında pilin dahili direncinin 2-4 kat farklı olduğunu göstermektedir, bu nedenle pilin iç direncini ölçerek Pil gücü daha doğru tespit edilebilir.
2) İç direnç-elektrik döngüsü periyodunun ilişki eğrisini oluşturun
Gerçek zamanlı kalan güç değerini elde etmek için, güç ve iç direnç arasındaki ilişkinin bir veri tabanı oluşturulmalıdır.
Standart olarak zaman ile, iç direnç-elektrik-çevrim periyodu ilişki eğrisi oluşturulabilir ve ardından iç direnç, elektrik ve çevrim süresi arasındaki ilişki Matlab'ın eğri uydurma fonksiyonu ile elde edilebilir. Pilin iç direnci ile kalan güç arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir
Şekil 3'te gösterildiği gibi, iç direnç arttıkça kalan güç üssel olarak azalır.
3) Çevrimiçi güç algılama
Kalan güç, solar sokak lambasının başlamasından önce tespit edilir ve iç direnç değeri, AC voltaj düşüşü iç direnç ölçüm metodu ile ölçülür.Karşılık gelen güç değeri, tamamlanmış veri tablosu kontrol edilerek ve veri düzeltmesi yapılarak elde edilir.
Pile sabit bir frekans ve sabit bir akım uygulayın (genellikle 1 kHz frekans ve 50 mA küçük akım kullanın) ve ardından voltajını örnekleyin.Bir dizi düzeltme, filtreleme vb. Sonrasında, pilin iç voltajı işlemsel yükseltici devresi tarafından hesaplanır. Direnç. Şekil 4, çevrimiçi artık güç ölçümünün bir donanım blok diyagramıdır.
2.2.2 Ücret hesaplama
Şarj kapasitesi, radyasyon yoğunluğu alan güneş paneli ve güneş paneli alanı tarafından hesaplanır. Güneş panelinin alınan radyasyon yoğunluğu, tek günlük radyasyon yoğunluğu ve günah a'nın ürünüdür; burada a, öğle saatindeki güneş radyasyonu ile panel arasındaki ortalama açıdır. Batarya panelinin alanı, konfigürasyon hesaplama kısmının içeriğine bakılarak ve optimize edilerek elde edilebilir.
2.2.3 Kalan gücün hesaplanması
Akımın zaman alanındaki integrali hesaplanarak güç değişim değeri elde edilebilir.Sokak lambası çalışmadan önce tespit edilen pil gücü başlangıç gücü, kalan güç başlangıç gücü eksi güç değişim değeridir. Aynı zamanda, MPPT devresinin çıkış akımını, elektrik miktarının değişimi için bir düzeltme değeri olarak entegre ederek, kalan elektrik miktarının daha doğru bir değeri elde edilir. Şekil 5, kalan güç hesaplamasının bir akış şemasıdır.
1) Zighee kablosuz iletişim sistemi internete bağlı
Yolun tamamındaki sokak lambalarının açık ve kapalı zamanlarının tutarlı olduğundan ve yolun parlaklığının tek tip olduğundan, sürüş güvenliğini sağladığından ve sürücünün görsel yorgunluğunu önlediğinden emin olun; uzaktan izleme ve kontrol için gerçek zamanlı veri aktarımı: çevrimiçi yazılım yükseltmeleri, bakım ve hata ayıklama maliyetlerini düşürme: bekleme uyku, Sistem güç tüketimini azaltın. Zigbee kablosuz sensör ağ teknolojisinin pil üretim sürecinde şarj ve deşarj parametrelerinin tespitine uygulanması, ürün testinin esnekliğini ve güvenilirliğini büyük ölçüde artıracak ve pil üretiminin kalitesini ve verimliliğini artırmak için büyük önem taşımaktadır.
2) Modüler ölçeklenebilirlik
Tasarlanan kontrolörün güç kaynağı sistemi modüler olabilir ve tasarım sabit akım şarj yöntemini benimser, böylece pil kartı genişletilebilir ve LED modülü sistem gücüne göre paralel olarak genişletilebilir.
Yukarıdaki hesaplamaya göre, spesifik tasarım blok diyagramı, güneş sokak lambası kontrol sisteminin donanım çerçevesi olan Şekil 6'da gösterilmektedir. Şekil 7, güneş sokak lambası kontrol sisteminin devre şematik diyagramıdır.
Şekil 6 Solar sokak lambası kontrol sisteminin donanım çerçevesi
Şekil 7 Güneş sokak lambası kontrol sisteminin devre şematik diyagramı
3 Uyarlanabilir saf güneş enerjisi beslemeli lamba kontrolörünün tasarım şemasının simülasyonu
Işıkların açılıp kapanma süresi Tiananmen Meydanı bayrağının kaldırılıp indirilme zamanına göre belirlenir Tablo 1'de görüldüğü gibi Aralık ayında en uzun aydınlatma süresi 14.52 saat ve en kısası 9.13 saattir. Aydınlatma süresi 3 döneme ayrılmıştır.İlk dönem Tiananmen Meydanı'nda bayrağın indirildiği günden başlayıp 5 saat, ikinci dönem sabah 5'e, üçüncü dönem ise sabah 5'ten Minganmen Meydanı'nda bayrağın çekildiği ana kadardır. Zaman periyodu ağırlık oranı 5: 2: 3'tür. Tasarım standardı olarak 100 W ışık kaynağı kullanılıyorsa, ışık kaynağının maksimum güç tüketimi 1.0685 kW-h'dir.
Tablo 1 Aydınlatma stratejisinin kıyaslama parametreleri
Şekil 8, Tablo 1'deki verilere göre ayın her ayındaki güneş panellerinin alanını göstermektedir. Güneş panellerinin alanı, sütun şeklindeki dönüm noktasında Şubat ayının parsel değeri olarak seçilebilmesi için sütun şeklinde düzenlenmiştir ve güneş panellerinin alanı 2.2 IT12. Batarya 115 Ah'dir. Bu seçimin nedeni, yıllık aydınlatma süresinin% 85'ini garanti edebilmesi ve kalan% 15'in aşırı deşarj olmasıdır, ancak beyaz adaptasyon ayarı için bir ayarlama marjı bırakmak gerekir, bu nedenle 2'yi seçin Aylık veriler 2,2162 m2 olan fn'nin güneş alanı değerini hesaplar.Aşırı deşarj 3 ay ve aşırı deşarj oranı% 25, yani 100 / e ayar boşluğu var.
Şekil 8 Her ay için güneş panellerinin ilgili alan düzenlemesinin sütun şeması
4. Sonuç
Bai, basit bir güneş enerjisi besleme devresi ışık kontrol cihazının tasarımına adapte olur ve kontrol çekirdeği olarak MPPT devresine sahip akıllı bir solar sokak lambası kontrolörü gerçekleştirir.Basit çevresel devre ve yüksek güvenilirlik özelliklerine sahiptir ve makul olan güneş pillerinin maksimum güç noktası takibini gerçekleştirir. Pil şarj etme ve boşaltma stratejisi, yalnızca güneş panellerinin kullanım verimliliğini artırmakla kalmayıp aynı zamanda pilin kullanım ömrünü uzatan algoritmayı gerçekleştirmek için basittir.Aşırı şarjlı ve aşırı şarjlı bağımsız lambalar için, soruna göre pil paneli alanını artırın ve pili değiştirin Veya lamba boncukları, konfigürasyonunu her bir sokak lambasının gerçek durumuna göre esnek bir şekilde ayarlar, böylece her bir lamba en iyi durumda çalışabilir, bu sadece normal aydınlatmayı garanti etmekle kalmaz, aynı zamanda kaynak israfını da önler ve aynı zamanda ürün maliyetini düşürür. Belli bir referansı vardır. Ve uygulama değerini teşvik edin.
