60W风光互补LED路灯系统设计

摘要

随着科技的发展，能源需求已经成为一个非常重要的社会问题。人们对各种可再生能源进行了研究，特别是风能和太阳能。太阳能与风能有着很好的互补特性，因此在部分远离电网的区域可以采用小型的风光互补发电系统供电。近年来LED 照明技术得到快速发展，LED照明得到越来越广泛的应用。研究一种基于风光互补发电的LED路灯，对节能和城市照明具有重要的意义。

本文设计了一套独立式风光互补LED路灯系统，并对风力发电机、太阳能电池、蓄电池和控制器进行了分析和设计。其中在最大功率跟踪策略方面，分别采用了双输入升降压斩波硬件电路实现风能和太阳能的最大功率输出，并分别采用变步长扰动控制算法和改进扰动观察控制算法作为最大功率点跟踪（MPPT）控制策略。在蓄电池充放电控制上采用双向直流升/降压式变换电路来实现蓄电池的充放电能量管理。在智能控制器设计方面上，设计了一种以DSP为控制核心的风光互补LED路灯控制系统。系统以TMS320F2812为主控芯片，主要设计了控制系统的数据采集模块，PWM信号驱动模块，控制系统的辅助电源模块，LED照明驱动电路以及系统时钟模块。最后根据设计要求进行了参数计算和设备选择。

关键词：风光互补；最大功率跟踪；能源；LED

Abstract

With the development of science and technology, the demand for energy has become a very important social issue. Human research on many renewable energy, especially wind and solar power.Solar and wind power has a very good complementary characteristics and therefore Small scale Wind and Solar complementary electricity generating system can be used in part of the region far from the grid.LED lighting technology developed rapidly in recent years, LED lighting has been used more widely. Research on LED lights based on wind and solar power have great significance to energy saving and urban lighting.

This paper designs a general structure scheme of a wind and solar LED street light,and analyze and design wind turbine and solar cell and storage battery. And in terms of the intelligent controller’s maximum power tracking control strategy, this paper uses two-input buck-boost chopper hardware circuit to achieve the wind and solar maximum power output,and uses the variable step control algorithms and improve disturbance observation control algorithms as themselves maximum power point tracking (MPPT) control strategy, the variable disturbance step can be taken place of the traditional fixed-step in the control process, which to improve the efficien cy of power generation. In terms of the intelligent controller’s battery charging and discharging control strategy, this paper uses the bi-directional DC buck/boost converter to achieve the battery charging and discharging energy management. This project designed a wind and solar LED street light control based on DSP. In hardware design, TMS320F2812 is the MCU of this control system , we design the PWM signal driver modules, auxiliary power module of the control systems, LED lighting driver circuit.Final, According to the requirements of design parameter calculation and equipment selection.

Key words：wind and solar street light；maximum power tracking；energy；LED

目录

第1章绪论 (1)

1.1 研究背景与意义 (1)

1.2 风光互补发电研究现状 (2)

1.2.1 风力发电研究现状 (2)

1.2.2 光伏发电研究现状 (2)

1.2.3 风光互补研究现状 (3)

1.3 风光互补LED路灯总体结构设计方案 (3)

第2章风力发电机的设计 (4)

2.1 风力发电机的工作原理及运行特性 (4)

2.1.1风力发电机工作原理 (4)

2.1.2 风力发电机运行特性 (4)

2.2 最大功率跟踪控制策略 (7)

2.2.1 风力发电机的基本控制策略 (7)

2.2.2 风机最大功率跟踪控制策略 (7)

2.2.3 功率扰动控制策略 (8)

第3章太阳能电池板的设计 (10)

3.1 太阳能电池的工作原理及运行特性 (10)

3.1.1 太阳能电池原理 (10)

3.1.2 太阳能电池工作特性 (10)

3.2 最大功率跟踪控制 (12)

3.2.1 太阳能电池板扰动观察法控制策略 (12)

3.2.2 本文采用MPPT控制策略 (13)

3.2.3 MPPT电路实现 (14)

第4章蓄电池组的设计 (16)

4.1 蓄电池工作原理及运行特性 (16)

4.1.1 蓄电池的工作原理 (16)

4.1.2 蓄电池的特性参数 (17)

4.1.3 蓄电池的工作状态 (17)

4.1.4 蓄电池的运行方式 (18)

4.1.5 影响蓄电池寿命的因素及充放电保护 (19)

4.2 蓄电池充放电方法 (19)

4.3 充放电系统电路实现 (21)

第5章参数确定及设备选择 (22)

5.1 发电量与用电量计算 (22)

5.2 设备参数确定 (22)

5.3 LED路灯的选择 (23)

5.3.1 LED的原理 (23)

5.3.2 LED灯的特点 (23)

5.3.3 LED路灯设计 (24)

第6章风光互补路灯智能控制器的设计 (26)

6.1风光互补发电系统主电路设计 (26)

6.2 风光互补LED路灯控制器硬件设计 (27)

6.2.1 TMS320F2812最小系统 (28)

6.2.2 信号采集电路设计 (30)

6.2.3 PWM驱动电路设计 (31)

6.2.4 辅助电源设计 (33)

6.2.5 实时时钟设计 (36)

6.2.6 LED驱动设计 (37)

6.3 系统软件设计 (38)

6.3.1 主程序设计 (38)

6.3.2 充放电程序设计 (39)

6.3.3 LED照明管理程序设计 (40)

第7章总结 (41)

参考文献 (42)

致谢 (43)

附录Ⅰ锦州气候背景 (44)

附录Ⅱ外文资料及翻译 (45)

第1章绪论

1.1研究背景与意义

现阶段，人们主要使用的能源都是煤、石油、天然气等化石燃料以及少量的核能，随着现代人口的快速增长，以及人们对高质量生活的追求，化石能源的消耗量在进一步增加。今年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，同时也认识到常规能源利用过程中对环境造成的污染和对生态造成的破坏，加大了新能源和可再生能源的人力和物力的投入。使新能源和可再生能源技术在过去的30年中得到快速发展。

在可再生能源研究中光能和风能是最受关注的几种中的两种。太阳能是太阳内部连续发生核聚变反应释放的能量，任意时刻到达地球的太阳能都需要消耗大量的化石能源才能产生与之相当的效果。太阳能取之不尽用之不竭，基本没有什么污染，而且无处不在不需要长距离的运输，太阳能将会成为主要的能源之一，有着广泛的应用前景。风能发电与煤电、油电和核电相比具有最低的成本，而且在很多地方都有较好的风力资源，风能的利用也有着广泛的前景。而将风能和太阳能发电综合起来，组成风光互补发电系统，具有更广泛的应用价值，一般晴天的时候，阳光充足，可以使用太阳能提供能源，当阴天雨天的时候，风力资源比较丰富，此时可以采用风能作为能量输出。因此风能和太阳能相结合能够很好的弥补单个应用的不足。

路灯是城市生活中必不可少的公共设施，随着城市的发展，路灯耗能也随之增长，路灯节能问题已经成为一个重要的研究课题。随着LED照明技术的成熟，越来越多的照明设备选用LED作为光源，与以前的日光灯，白炽灯等相比，LED 具有工作电压低，能效高，使用寿命长等优点。因此在设计风光互补发电路灯系统时采用LED作为光源。

风光互补LED路灯将风光互补发点与LED照明相结合，用于城市路灯设计中，具有很好的实际意义。首先采用风光互补发电系统为路灯供电，可以不需要专门从电网中获取电能，可以缓解紧张的城市用电压力；其次，不需要铺设冗长的电缆，节省大量的开支和维护费用。小型的风光互补发电系统发出的电能直接使用蓄电池进行存储，给LED提供直流电源，不需要进行专门的电能转换，而且LED作为光源相比以前的光源具有更长的使用寿命。而且在相对偏远的郊区也可以采用这种路，不仅能够节能，同时给郊区的夜晚带来光明。所以风光互补LED

路灯符合现阶段国家提倡的节能减排的概念，具有良好的实际研究意义。

1.2风光互补发电研究现状

1.2.1风力发电研究现状

近代风力发电技术始于上世纪八十年代北欧国家的研究，后来逐渐推广到全世界。欧洲国家在风力发电领域的研究和应用上有先进的技术和丰富的经验。由于在改善生态环境，优化能源结构，促进社会经济可持续发展等方面的突出作用，目前世界各国都在大力发展和研究风力发电及其相关技术。

在风力发电系统中对风力机的控制是非常重要的，由于空气动力学的不确定性和发电机、电力电子装置的复杂性，风力发电系统的模型很难准确的描述。因此，风力发电控制器的稳定性是很关键的。随着模糊数学在控制领域的广泛应用，因为模糊控制不需要获得精确的数学模型，可以高效的综合专家经验，具有较好的动态特性等优点，所以近年来在风力发电系统的控制方法上也开始大量的使用先进的模糊控制技术，并给与其高度关注。上海交大的刘立群等人对分布式风力发电系统MPPT 控制进行了研究，针对分布式风力发电机,传统的扰动观察法和模糊法在风速变化频繁的实际系统中输出效率较低,不能充分发挥同步发电机的最佳性能,提出了将模糊法和扰动观察法相结合的最大功率点跟踪(MPPT)方法。

1.2.2光伏发电研究现状

自20世纪70年代全球发生石油危机以来，太阳能光伏发电技术在西方发达国家引起了高度重视，各国政府从环境保护和能源可持续发展战略的角度出发，纷纷制定政策，鼓励和支持太阳能光伏发电技术在控制方法上。我国在20世纪70年代也对光伏发电进行了研究，但是当时基本是没有任何外加控制的应用，随着能源危机的到来，人们对光伏发电进行了深入的研究，使光伏发电的效率得到巨大的提升。

如今，获取最大输出功率的控制方法主要有以下几种：开环控制方法如恒定电压法、短路电流比例系数法和插值计算法等；闭环控制方法有扰动控制法、电导增量法等。随着模糊控制在控制领域的广泛应用，基于模糊控制、基于神经网络等人工智能的控制方法也开始被研究。如合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心的吴红斌，陶晓峰，丁明对光伏并网发电系统的MPPT电压控制策略进行了仿真，根据光伏并网系统的结构，采用外环为电压环、内环为并网电流环的双环控制。通过abc/dq0变换将并网电流解耦为有功分量和无功分量，引入最大功率点跟踪提供的直流侧电压参考量的闭环控制调节并网电流的有功分量，引入交

流侧电压参考量的闭环控制调节并网电流的无功分量，实现了具有MPPT和电压控制能力的三相光伏并网发电技术。

1.2.3风光互补研究现状

风光互补发电由于综合了风能和光伏发电的优点，弥补了风力发电和光伏发电的不足，现在国内外已经对风光互补发电展开了研究。美国NREL实验室和Colorado State University联合研制一种系统仿真软件hybrid2，只要输入具体的负荷性能，风能特性以及光照强度等数据，便能够对风光互补发电系统进行仿真并得到仿真结果，其功能强大，该软件的缺点是它只能够进行仿真，而不能进行优化设计。国内的一些科研机构也对风光互补发电进行了详细的研究，应用精准的表征组件特性并通过实际的观测获取更加精确的风光资源模型，能够模拟出系统的实时状态

风光互补发电系统的设计除了在以上方向取得长足进展以外，还通过利用电力电子技术和现代控制技术的发展来推进风光互补发电的发展，进一步的提高其工作效率和可靠性。对各种DC/DC变换技术的研究解决获取最大输出功率技术的问题。通过传感设备采集系统的关键参数，将采集的信号传给微处理器，微处理器通过计算，产生输出信号控制电力电子设备是风光互补发电系统工作在要求的状态，使系统能够稳定的自动运行。

1.3风光互补LED路灯总体结构设计方案

图1.1 风光互补LED路灯结构

风光互补路灯结构如图1.1包括风力发电机、太阳能电池板、智能控制器、蓄电池组和LED路灯。其路灯灯高8m，灯杆高10m，灯具间距25m，灯杆采用Q235优质钢结构标准灯杆，灯头采用60WLED路灯。对环境和资源的要求：(1)年平均风速大于3.5m/s，同时年太阳能辐射总量不小于5002

/m

MJ；(2)工作温度：

-20℃~+45℃；(3)相对湿度：20%~90%；(4)海拔不超过1000m。

第2章 风力发电机的设计

2.1 风力发电机的工作原理及运行特性

2.1.1 风力发电机工作原理

现代风力发电机采用空气动力学原理，就像飞机的机翼一样。风并非"推"动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转。风力发电机的风轮并不能提取风的所有功率。根据Betz 定律，理论上风力机能够提取的最大功率，是风的功率的59.6%。风力发电机主要包含三部分∶风轮、机舱和塔杆。

风轮叶片由复合材料制造。比较简单的风力发电机是采用固定速度的。通常采用两个不同的速度：在弱风下用低速和在强风下用高速。这些定速风电机的感应式异步发电机能够直接发产生电网频率的交流电。

机舱上安装的感测器探测风向，透过转向机械装置令机舱和风轮自动转向 ，面向来风。风轮的旋转运动通过齿轮变速箱传送到机舱内的发电机。在风电工业中，配有变速箱的风力发电机是很普遍的。设于塔底的变压器可提升发电机的电压到配电网电压。

所有风力发电机的功率输出是随著风力而变的。强风下最常见的两种限制功率输出的方法是失速调节和斜角调节。使用失速调节的风力机，超过额定风速的强风会导致通过叶片的气流产生扰流，令风轮失速。当风力过强时，叶片尾部制动装置会动作，令风轮剎车。使用斜角调节的风电机，每片叶片能够以纵向为轴而旋转，叶片角度随著风速不同而转变，从而改变风轮的空气动力性能。当风力过强时，叶片转动至迎气边缘面向来风，从而令风轮剎车。叶片中嵌入了避雷条，当叶片遭到雷击时，可将闪电中的电流引导到地下去 。

2.1.2 风力发电机运行特性

风力机的运行特性主要包括以下四部分。

<1>叶尖速比λ与风能利用系数p C

根据风力机的空气动力学特性，风力机输出机械功率可表示为

321Av C P p t ρ= （2-1）

其中，p C 为风能利用系数，A 为风轮扫掠面积，ρ为空气密度（3/m kg

），v

为风速。 由公式（2-1）可知，在叶片大小、风速和空气密度一定时，影响功率输出的唯一因素是风能利用系数p C ，输出功率与p C 成正比，而p C 是叶尖速比λ的函数，

λ可以表示为

v R

v Rn

ωπλ==2 （2-2）

其中，λ为叶尖速比，ω为风机角速度（s rad

/），R 为叶轮半径（m ） 因此，风力机特性通常用p C 和λ之间的关系来表示，典型的()λf C p

=关系曲线如图2.1所示。 从图中可以看出，在p C 随着λ的变化过程中，存在着一点opt λ可以获得最大

的风能利用系数max p C ，即最大输出功率。

<2>最大输出功率曲线

把式（2-2）带入式（2-1）可得

3323021n R C R P p t ??? ??=λπρπ （2-3）

图2.1 典型()λf C p =曲线 图2.2功率-转速特性曲线

在某一风速下，风力机的输出机械功率随风轮转速的变化而变化，其中存在一个最佳转速，使风力机输出最大机械功率，它与风速的关系是最佳叶尖速比关

系。实际上，在每一个风速下，都对应有一个最佳的转速使风力机输出最大机械功率，如果将这些最大功率点连接起来，就可以得到一条最大输出机械功率曲线，由于这条曲线上的任何点的转速与风速均为最佳叶尖速比关系。因此在不同风速下控制风力机转速向最佳转速变化就可以实现最大功率控制。不同风速下风力机的功率-转速特性曲线如图2.2所示。

<3>实际输出功率

考虑到风力机的功率调节完全依靠叶片的气动特性和调速装置，吸收的风能和风力机转速受到限制，式（2-1）可以改写为：

o u t m o u t

m N N m in in m N p t v v v v v v v v v v P Av C P ≥<≤<≤

?????

=02

1

03ρ （2-4） 其中：in v 、N v 、out v 分别为风力机的切入风速、额定风速和切出风速，N P 为风力

机的额定功率。

<4>风力机的转矩-转速特性

风力机是通过风轮叶片捕捉流过的风能，并将其转化为机械能的装置。根据空气动力学原理，风轮叶片产生的转矩与叶片的转速有如图2.3的关系。图中A 点为特定风速下的启动转矩，在AB 段，叶片转矩随风轮的转速增加而增加，这段曲线属于不稳定区域；在BC 段，叶片转矩随风轮的转速增加而减少，故此段曲线为风力机的稳定区域。在B 点风轮转矩最大，是最大功率点。

图2.3 风力机的转矩-转速特性曲线

2.2 最大功率跟踪控制策略

2.2.1 风力发电机的基本控制策略

风速和风向在一天中时刻发生着改变，风力机不能及时对这种快速的变化作出相应的调整，因此不可能达到100%的将风能完全转化为机械能。风力机的机械输出功率为35.0Av C P p t

ρ=，其中p C 为风力机的实际风能利用系数，根据贝兹极限理论可知p C <0.593。 p C 与λ的关系曲线是风力机的基本特征之一，如图2.1所示。对于定桨距风

机来说，处于某一定值out λ时，p C 达到最大值，风力机输出最大机械功率，out λ称为最佳叶尖速比。提高风能的利用系数也就是要控制风机工作在最佳叶尖速比o u t λ附近。由于风能具有随机性，风速时刻在发生着变化，使得p C 经常不能工作

在最大值点上，风机常常处于低效状态。我们可以通过改变风机转速，在很大的风速范围内让p C 处于或者接近最大值运行，使得叶尖速比λ在out λ附近，实现最

大程度的风能利用，也就是最大功率点跟踪控制。

2.2.2 风机最大功率跟踪控制策略

1）固定（叶尖速比）TSR 控制策略

在这种控制策略中，风机持续运行在最佳TSR 状态，这是给定风力机的特性。该最优值作为参考TSR 存储在控制计算机中。风速被连续地测量，并与参考TSR 相比较，然后将误差信号送入控制系统，这将改变风力机转速以减少误差。控制框图如图2.4所示。此时风轮必须运行在参考TSR 状态，以发出最大功率。这种控制方案的缺点在于需要测量当地风速，而这具有很大的误差。

图2.4 固定TSR 控制策略框图

2）最大负载功率曲线控制策略

最大负载功率曲线控制的主要思想是：首先通过实测得到风力发电机的最大负载功率特性曲线，然后应用控制方法使风力发电机在每一种风速下都能跟踪最大功率点的变化。控制方法分为两类：风速自动跟踪控制和风机转速反馈控制。

<1>风速自动跟踪控制方法

该控制方法原理较为简单：首先按照已知的最大负载功率曲线图，用风速仪测量当前风速值，根据这个风速值应用算法在特性曲线上找到对应的理论功率输出值，然后与发电机的输出功率观测值进行比较，最后将偏差量经过PI调节器，给出发电机可控参数值，调节发电机输出电流，最终实现发电机输出功率的调节。

<2>风机转速反馈控制方法

该控制方法的原理是：当风带动风轮转动至发电机发电运行的转速范围内时，根据转速以及风轮机的特征参数计算出给定功率，并与发电机输出功率的观测值进行比较，将偏差量经过PI调节器，给出发电机可控参数值，调节发电机的输出电流，最终实现发电机输出功率的调节。最大负载功率曲线控制策略框图如图2.5

图2.5最大负载功率曲线控制策略框图

2.2.3功率扰动控制策略

该方案与上述两种控制策略不同，其主导思想是离散迭代控制。从风力机的功率特性曲线可以看出，他在某一特定风速下是凸函数，因此可以在系统处于稳态阶段时，给控制量一个微小的扰动，将引起输出功率的变化。若该变化量大于零，则在系统趋于稳态的时候，加上与前次相同符号的扰动量，直到输出功率变化量开始小于零时才改变下一次扰动量的符号。这个过程一直持续到风力发电机

运行在最大功率点附近为止，功率扰动控制策略框图如图2.6所示。Array

图2.6功率扰动控制策略框图

功率扰动控制策略具有以下特点：

<1>由于算法中不需要风速和发电机转速等参数，因此不用测量装置；

<2>由于是离散迭代控制过程，因此不需要知道风力发电机明确的功率特性；

<3>在这种控制策略下，即使风速稳定，发电机最终的功率输出也会有小幅度的波动，这种波动是系统调节上的需要；

<4>系统有自动跟随和自适应能力。

为了弥补功率扰动控制算法输出功率小幅波动的缺点，本文采用变步长扰动MPPT 控制算法。该算法是固定步长扰动法的改进方法。这种方法是通过改变DC/DC 直流变换器占空比D 来实现的。其控制框图如图2.7所示。当功率变化出现变号时，只改变扰动步长的数值，而扰动方向不改变。当加入扰动D ?后，若σ≥?P ，保持原来的扰动值D ?和跟踪方向；若σ≤?P ，扰动值折半为2D ?，按原来的方向跟踪。σ为数值很小的正数，P ?为当前负载功率与前一采样时刻负载功率的差值。D ?min

为最小占空比扰动值，其值取决于系统的结构、动态响

应特性等。

图2.7 变步长扰动MPPT 控制策略流程图

第3章太阳能电池板的设计

3.1太阳能电池的工作原理及运行特性

太阳能电池板是离网型风光互补路灯照明系统中的另一个电能产生环节，它的主要作用是将光能转换成电能。

3.1.1太阳能电池原理

太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换为电能。这个把太阳能（或其他光能）变换成为电能的能量转换器，就叫做太阳能电池。

太阳能电池工作原理的基础，是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏特效应，简单地说，就是当物体受到光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生的电动势和电流的一种效应。

其工作原理图如图3.1所示，可将半导体太阳能电池的发电过程概括为如下四点：①首先是收集太阳光照射到太阳能电池板上；②太阳能电池吸收一定能量的光子后，激发出非平衡载流子——电子-空穴对，这些电子和空穴应有足够的寿命，在它们被分离之前不会复合消失；③这些电性符号相反的光生载流子在太阳能电池PN 结内建电场的作用下，电子-空穴对被分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边，从而产生光生电动势，就是所谓的光生电压；④在太阳能电池PN 结的两侧引出电极，然后接上负载，则在电路中产生光生电流。通过以上过程，太阳能电池就把光能转换为电能。

图3.1 太阳能电池工作原理图

3.1.2太阳能电池工作特性

太阳能电池的伏安特性曲线如图3.3所示。当负载R从0变到 时，负载R

两端的电压U和流过的电流I之间的关系曲线，即为太阳能电池的伏安特性曲线。通过实验测试的方法，在太阳能电池的正负极两端，连接一个可变电阻R，在一定的太阳光照和温度下，改变电阻值，使其由0变到 ，同时测量通过电阻的电流和电阻两端的电压。

图3.3 太阳能电池伏安特性曲线

根据特性曲线定义太阳能电池的几个重要参数如下：

1）短路电流（

I）：在给定温度日照条件下所能输出的最大电流；

sc

2）开路电压（

V）：在给定温度日照条件下所能输出的最大电压；

OC

3）最大功率点电流（

I）：在给定温度日照条件下最大功率点上的电流；

m

4）最大功率点电压（

V）：在给定温度日照条件下最大功率点上的电压；

m

5）最大功率点功率（

P）：在给定温度日照下所能输出的最大功率。

m

改变日照强度而保持其它条件不变，得到一组不同日照量下的I-V和P-V特性曲线，如图3.4和3.5所示。

图3.4 太阳能电池在不同辐照度下的I-V特性曲线图

图3.5太阳能电池在不同辐照度下的P-V特性曲线图

从图中可以看到，随着辐照强度的降低，输出电流和输出功率逐渐减小。

3.2最大功率跟踪控制

太阳能电池板的输出功率随着天气变化会有很大的变动。因此，进一步提高太阳能电池板的转换效率是太阳能发电系统的一个主要研究方向。通过最大功率跟踪控制方法，使太阳能电池板工作在最大功率点，不仅可以充分利用光能资源，而且可以减少发电系统的太阳能阵列容量，降低成本。

由前面介绍的太阳能电池板的工作特性可知，不同光照强度、环境温度以及负载特性条件下，太阳能电池板最大功率输出点对应的电压值各不相同。根据这个特性，通过实时调节太阳能电池板的输出电压，使其工作在最大功率点电压处，从而保证太阳能电池板的输出功率始终处于最大值，这就是太阳能电池板最大功率跟踪控制原理。最大功率跟踪算法常用的有：电压反馈法、功率反馈法、扰动观察法、增量电导法、直线近似法和实际测量法等。对上述方法进行分析，并在此基础上提出了扰动观察法的改进方法。

3.2.1太阳能电池板扰动观察法控制策略

扰动观察法也称为爬山法，其基本工作原理如下：当太阳能电池板工作在稳定状态时，通过控制器周期性的给太阳能电池板输出电压加扰动，这个扰动量会引起系统功率输出的变化，比较其输出功率与前一周期的输出功率的大小，如果

功率增加则在下一个周期以相同方向加扰动,否则改变扰动的方向，不断重复这个过程，一直到太阳能电池板工作在最大功率点附近。

扰动观察法的优点是结构简单，被测参数少，容易实现，而且是一种真正的最大功率点跟踪。它的缺点为：

<1> 引入扰动的最终结果是系统在最大功率点附近很小范围内来回振荡；

<2> 步长的大小将决定最大功率点的跟踪速度，步长较小时光伏阵列很可能长时间工作于低功率输出区，当步长较大时最大功率点附近的波动又会加大；

<3> 当外部环境发生较快变化时，扰动观察法则会损失较大的功率，并且很有可能发生误判。

扰动观察法的控制框图如图3.6所示。

图3.6 扰动观察法控制框图 3.2.2 本文采用MPPT 控制策略

扰动观察法可以通过减小开关管D ?改善太阳能电池板最大功率点附近出现的振荡现象，但是D ?过小会降低系统对光照强度变化的响应速度。为了兼顾快速性和稳定性，应该根据太阳能电池板的工作点不断调整开关管D ?的大小。

本文采用一种简单的变步长 MPPT 控制方法。这种控制方法将开关管D ?分为两个级别，较大的D ?用在外界环境突变的情况下对最大功率点的控制；较小的D ?用于太阳能电池板工作点在最大功率点附近的控制，从而降低功率振荡。

两种D ?之间的转换是通过dU dP 在最大功率点两侧的符号来判断的。具体的判断方法由式（3-4）和式（3-5）表示。

011≥?=++n n n n

dU dP dU dP S 未达到最大功率点 （3-4）

11≤?=++n n n n

dU dP dU dP S 最大功率点附近 （3-5） 当0≥S 时，太阳能电池板没有达到最大功率点，这时选用较大的D ?以快速跟踪外部环境的变化能力；当0

在外界环境变化不明显时，由于此时功率变化较小，即使选用较小的D

?，仍能使太阳能电池板快速恢复到最大功率点附近；在外界环境变化剧烈时，由于此时功率变化较大，导致太阳能电池板工作点远离最大功率点，这时较小的D

?就不能满足系统跟踪快速变化的外界环境，此时赋值S等于零，选用较大的D

?，以适应外界环境的剧烈变化。改进扰动观察法控制框图如图3.13所示。

图3.7 改进扰动观察法控制框图

3.2.3MPPT电路实现

由电路理论可得：在线性电路中，当外部负载等效阻抗与电源内阻抗成共扼时，外部负载可以获得最大输出功率。MPPT的实现电路实质上就是一个阻抗变换器。DC/DC直流变换电路正是通过改变开关器件的占空比来实现阻抗变化。把风力发电机或者太阳能电池板等效看成直流电源，DC/DC变换电路看成外部阻性负载，由于风力发电机和太阳能电池板工作特性随外界环境的变化而不断改变，其等效内部阻抗也时刻发生变化，因此通过调节DC/DC变换电路的等效阻抗，使之在不同的外部环境下始终跟随风力发电机或太阳能电池板的内阻变化，两者动态负载匹配就可以在DC/DC变换器的输出直流侧获得最大输出功率，实现风力发电机或者太阳能电池板的最大功率跟踪控制。

在本设计系统中，风力发电系统输出电压始终小于蓄电池端电压（24V），因此选用升压式斩波电路；太阳能系统输出端电压始终大于蓄电池端电压，因此选用降压式斩波电路。将这两种电路组合起来，就构成了本系统所需要的双输入升

降压斩波电路，其电路结构如图3.8所示。

这种电路结构具有如下优点：由于风力发电和太阳能发电是相互独立的两个系统，不仅能够同时向负载和蓄电池提供直流电能，而且在其中某一发电系统失效时，另一个发电系统依然能够保证对负载的正常供电，从而提高整个系统的供电稳定性；风能和太阳能两组发电系统可以各自通过控制该电路中的功率开关管的通断来达到最大功率输出地目的。

图3.8 双输入升降压斩波电路结构示意图

第4章 蓄电池组的设计

4.1 蓄电池工作原理及运行特性

在离网型风光互补路灯照明系统中，蓄电池是不可缺少的辅助装置。蓄电池是一种化学能源，它可以将直流电能转换为化学能储存起来，需要时再把化学能转换为电能。常见的蓄电池有铅酸蓄电池和碱性蓄电池。本设计采用铅酸蓄电池。

4.1.1 蓄电池的工作原理

铅酸蓄电池在充电和放电过程中的可逆反应理论比较复杂，目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”。该理论的含义为铅酸蓄电池在放电后，两电极的有效物质和硫酸发生作用，均转变为硫酸化合物——硫酸铅；当充电时，又恢复为原来的铅和二氧化铅。具体化学过程见式（4-1）和（4-2）

正极板：O H PbSO e SO H PbO

2422424+?+++--+ （4-1） 负极板：--+?+e PbSO SO Pb

244 （4-2） 结合两个极板的反应方程为一个，则总的化学反应过程可用式（3-3）来表示。 4

2442222PbSO O H PbSO Pb SO H PbO ++?++ （4-3） 从反应方程式（4-1）、（4-2）和（4-3）中可以看出，在放电期间，铅酸蓄电池正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质海绵状铅与电解液硫酸进行化学反应生成硫酸铅，引起电解液硫酸的减少，而且在正极板上不断生成水，从而引起电解液比重的降低。在充电期间，正极板上的硫酸铅氧化生成了二氧化铅，而此时负极板上的硫酸铅还原成铅（海绵状），同时生成硫酸，并消耗水，这样电池中的电解液比重就增加。应该指出，上述充电过程是人们所期望的主反应。在传统的非理想的充电模式下，往往伴随着一个很难回避的副反应，即水的电解。在传统充电方式的后期，由于正、负极板上的硫酸铅已经大部分转变成二氧化铅和海绵状铅，充电电流如果超过剩余活性物质的需求，则充入的电能将主要消耗与水的电解。结果在电池的负极就会有氢气析出，在正极则会有氧气析出，造成十分强烈的冒泡现象。其中电解水的反应是：

负极：↑→+-+2244H

e H （4-4） 正极：↑+→-+-22442O H

e O H （4-5）

总反应：↑

+↑→22222O H O H （4-6） 所以在充电末期必须注意充电电流的大小，否则会导致气泡产生过于剧烈，

风光互补锂电路灯系统

风光互补锂电路灯系统 风光互补锂电路灯系统结合了第五代环保锂离子蓄电池、全永磁小型风力发电机、太阳能光伏电池板、智能风光互补控制器等创新科技，是最新高科技产 品。 1. 它由风力发电机、太阳能电池、控制器、蓄电池组、光源等部分组成。设备以 太 阳光和风力为能源,太阳能板白天对蓄电池充电,风速达到要求时风力发电机对蓄电池充电，光源夜晚使用。无需外接电源,通过智能化控制器,天黑自动开灯, 定时或天亮自动关灯,工作稳定可靠。 2. 1 （1）使用寿命15年 （2）通过叶片失速和电磁限速相结合的方式对风力发电机进行限速保护。

（3）采用风力机的全部零部件模具化制造的生产工艺，确保部件的高全长率和 产品的一致性。 （4）风力发电机外壳选用高强度铝合金经“精密压铸”工艺制造，重量轻，强度高，不生锈，耐腐蚀和盐酸； （5）风轮经空气动力学专家精心设计，效能极高，先进的高分子符合材料，具 有良好的强度、韧性、，重量轻，不变形。 （6）整机采用防锈处理，所有电机外部紧固件均为不锈钢制品。在多雨及盐酸 地区的使用寿命大为改观； （7）结构简单，无须专业知识，只需普通工具，进行简单操作，即可完成安装 调试工作； 2 (1)使用寿命20年； (2)太阳能电池组件采用高透光率低铁钢化玻璃，背面采用白色TPT或PET衬 底； (3)太阳能电池片：采用优质进口单/多晶硅电池片，电池的减反射膜为增强等离 子化学气相沉积的氧化硅膜、深蓝色； (4)多晶硅电池片的平均转换效率达14.5%以上，单晶硅电池片的平均转化效 率达16%以上； (5)组件边框：由阳极氧化优质铝合金边框制成，表面氧化铝膜的厚度为25微

太阳能风光互补LED路灯基本设计方案

太阳能风光互补LED路灯基本设计方案 一．风光互补LED路灯设计案例分析 1．1设计依据 《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006 《公路工程技术标准》JTG D70-2004 （1）、每套路灯系统配置设计 ★年平均风速3m/s以上地区。 ★年平均风速3m/s以上地区。 ★太阳能资源Ⅱ类及以上可利用地区。 （2）、路灯功能描述： ★亮灯时间及控制： 路灯配置采用一台400LW风力发电机、一组100W太阳能电池板、一套60WLED灯具、2只200AH/12 V铅酸阀控蓄电池，组成一支独立的风光互补路灯照明系统。可保证每天可靠亮灯8～10小时。 ★可靠性：系统在连续没有风和太阳能补充能量的情况下能正常供电3～5天。 ★光控亮灯、时空关灯；全功率、半功率全自动控制。 ★结构：灯杆总高10米；灯高8米；采用双边交叉布灯，灯杆间距25米。 ★蓄电池采用埋地处理，提高电池性能寿命及提高防盗窃作用。 （3）、配置清单

附件电缆等2、工程设计方案 （1）、风光互补路灯电路设计方案 系统电路原理图： 系统性能特点： l、智能充、放电控制，可相对延长蓄电池的使用寿命； 2、工作模式：24小时定时模式； 3、负载开路及短路保护，并具有自动恢复功能；

4、采用专用芯片对LED灯进行恒功率、启动控制，具有过流、过电压保护，灯泡开路、短路保护； 5、防频闪双频工作模式，灯温补偿； 6、采用工业级芯片低功耗设计，可在高温、寒冷、潮湿的环境下可靠工作； 7、使用、维护简单方便，全自动控制。 （2）、路灯杆的设计方案 风力发电机和太阳能电池是风光互补路灯的标志性组合，要保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中部，详见下图： 灯高8米

风光互补LED路灯控制器的设计

^ 风光互补LED路灯控制器的设计 摘要 本文主要首先介绍了产生新能源的必要性及风能和太阳能快速发展的背景。其次介绍了什么是风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势。然后介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理及风光互补路灯控制器的结构图和电路原理图。 关键词：控制器，工作原理，路灯，风能，太阳能

目录 1、绪论 (1) 2、风光互补的概述 (1) 、风光互补的技术原理 (2) 、风光互补的技术构成 (2) 、风光互补的技术优势 (2) 、风光互补的典型案例 (3) 3、风光互补系统 (3) 、风光互补系统的组成 (3) 、风光互补路灯的优势 (3) 4、风光互补控制器 (5) 、风光互补控制器的概述 (5) 、风光互补控制器的特点及功能 (5) 、风光互补路灯控制器的结构图 (6) 、风光互补控制器的原理图 (7) 、风光互补控制器的工作原理 (7) 总结 (11) 致谢 (12) 参考文献 (13)

1、绪论 随着世界人口的持续增长和经济的不断发展，对于能源的需求日益增加，目前的能源消费结构中，煤炭、石油和天然气等化石燃料虽然仍占有很重要的地位，但是化石燃料的燃烧造成环境污染，致使全球气候变暖、冰山融化、海平面上升等自然灾害频繁发生和能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中，风能、太阳能等洁净能源备受关注。 太阳能、风能作为未来的能源是一种非常理想的清洁能源。近年来由于人们对能源、环境问题的日益关注，太阳能、风能的应用与普及越来越受到人们的重视。若能合理地利用太阳能、风能将会为人类提供充足的能源。对太阳能、风能技术而言，照明应用并非是其最主要的应用领域，也不是最能体现应用优势的领域，但就其作为能源的表现形式来说，太阳能、风能在照明领域的互补应用最直观。而在当前技术水平下，太阳能、风能技术作为能源的高成本、低效率是不容回避的问题，特别是在单体照明应用中，如不与LED技术相结合，按照常规设计太阳能、风能照明系统，往往要面对系统变换效率低及经济效益不佳等问题。LED因具有低能耗、直流工作等优势，成为配合风光互补路灯照明光源的理想产品。就目前技术和政策而言，在我国最有希望快速普及应用太阳能、风能发电技术的领域，应是风光互补LED路灯照明工程。LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。在通用照明领域，LED照明灯具有体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、容易控制、耐受各种恶劣环境条件等优点，是典型的绿色照明光源。尤其随着大功率白光LED的研发成功，使它在照明领域应用更加广泛。LED 作为新型固态绿色光源与风光互补发电技术结合应用于路灯领域，是可再生能源与高新固态绿色光源的结合，与其他电能变换技术和照明技术相比更加符合产业政策及推广应用的市场。 2、风光互补的概述 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。其中，风光互补发电站是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电户地区及海岛，在远离大电网，处于无电状态、人烟稀少，用电负荷低且交通不便的情况下，利用本地区充裕的风能、太阳能建设的一种经济

风光互补式LED路灯设计方案

风光互补式LED路灯设计方案 设计者：黄钜海 (浙江科技学院建筑工程学院，杭州，310023) 一、设计概述 风光互补式LED路灯功能特点： 1、风光一体，互补性强，稳定性高 2、适用范围广泛、适应性强、实用性强 3、一次性投入、持续性产出、使用寿命长 4、对环境不产生任何污染、绝对绿色环保 5、性能稳定，故障率低

为保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中上部，详见上图。 具体配置方案如下： 灯杆高度：10米，灯具离地8米，灯杆间距25米 灯杆材质：Q235优质钢结构标准灯杆（热镀锌/喷塑） 太阳能光伏组件：100W 风力发电机：额定功率300W 启动风速1.5m/s,额定风速10m/s 光源：60WLED灯 蓄电池：地埋式磷酸铁锂电池100AH 控制系统：智能升压型，微电脑智能控制、防过充、过放、防潮、输出短路保护及光控+时控自动开、关灯。 工作时间：10小时/天，前5小时全亮，后5小时半功率亮；阴雨天连续工作3-7天工作温度：-20℃~+45℃ 相对湿度：20%--90%。

二、详细说明 2.1风力发电机 风机是风光互补路灯的标志性产品，风机的选择最关键的是要风机的运行平稳。 灯杆是无拉索塔，最担心因风机运行时的振动引起灯罩和太阳能支架的固定件松脱。 选择风机的另一个主要因素就是风机的造型要美观，重量要轻，减小塔杆的负荷。 这里选用嘉顿雄GARDENSON 牌GARDENSON-200W/300W型风机 技术参数：300W 起动风速：1.5（m/s）额定风速：12（m/s） 切入风速：2.5m/s 额定电压：24V 额定功率：300W 最大功率：400W 风叶直径: 0.3 m 风叶数量: 6（pcs） 整机重量: 10kg 大风保护：泄荷及电磁制动工作温度: -20℃至40℃ 海拔高度：≤4500m（额定工况海拔高度为1000m）最大风速：≤35m/s 电机选用60W国际先进的永磁式发电机，动平衡好、切割磁力线佳效率高，低 速性能好，2级风就能发电。在永磁发电机的前端与风叶结合部之间，设自动衡速保 护装置，该装置在遇到超强风时利用自身的离心力，自动对风机进行衡速，有效的 保护风机、电气设备不受超强风损害。 2.2太阳能电池 一般认为单晶硅太阳能电池具有光电转换效率高的特点，故采用单晶硅电池。 电池安置于路灯的上方一侧位置，并根据纬度的不同调整一定的倾角。也可根据需 要设置太阳跟踪装置。 太阳能电池组件主要技术参数 型式※单晶硅 冰雹抗载能力2400pa 接线盒类型C型;接插件 接线盒防护等级IP65 组件效率≥14% 使用温度范围-40℃—85℃ 最大系统耐压1000V DC 开路电压43.4

偏远农村风光互补路灯控制系统设计

偏远农村风光互补路灯控制系统设计 在偏远山区、农村由于电力缺乏，乡间道路上几乎都没有安装路灯，对居民晚间出行十分不利。风能与太阳能在发电方面的应用逐渐成熟起来，风光互补发电系统的并网使用又将其产业技术向前推进了一步。偏远山区、农村空气污染较小、建筑物遮挡较少、地势空旷，太阳能、风能较充足，因此可以充分考虑采用风光资源，安装风光互补路灯来改善居民生活环境。 1 系统方案 风光互补路灯控制系统方案框图如图1 所示: 图1 风光互补路灯控制框图 路灯控制系统过程为：控制器检测光伏电池的输出电压电流，并根据光伏阵列的输出电压、电流计算光伏阵列的输出的最大功率点，通过MPPT 算法控制DC/DC 电路，使DC/DC 输出电压始终高于蓄电池当前电压，从而提高蓄电池的充电效率。当光伏电池系统输出电压、电流不正常或出现故障时，切断光伏发电系统，对其进行故障保护。

控制器根据检测风速大小，启动风机发电系统，风机输出的三相交流电压经过不可控整流、滤波输出。控制器检测该输出电压、电流值，根据蓄电池的电压状况，为蓄电池提供合适的充电电压，当蓄电池已充满，而风机交流输出电压过高时，控制器启动卸载电路，对风机进行保护。当出现强风，超出风机风速要求时，风机自动刹车，控制器切断风机发电系统，直至风速正常。 控制器对蓄电池进行管理，通过巡测蓄电池的电压、电流、温度状况，控制蓄电池充放电，并对蓄电池进行过充、过放保护等。 2 系统控制电路 风光互补路灯控制系统电路主要分为光伏发电、风力电机发电、蓄电池管理、LED 电流控制四部分，各部分的电路及控制方法如下： 2.1 光伏发电DC/DC 变换电路 光伏发电存在的问题是光伏电池的输出特性受外界环境影响较大，电池表面温度和日照强度的变化都可以导致输出特性发生较大的变化。光伏电池在一个既定的温度和光照强度下会在一个特定的工作点达到最大输出功率，这个工作点称最大功率点（Maximum Power Point）。但是因为太阳能电池的输出特性是复杂的非线性形式,因此难以确定其数学模型,也无法用解析法求得最大功率。为了使电池充电过程始终工作在最大功率点，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking 简称MPPT)技术应运而生。即在光伏电池和蓄电池之间加入最大功率跟踪环节，它既可以跟踪光伏阵列的最大输出功率，又可以输出稳定的电压对蓄电池进行充电，其目的是使太阳能电池板在环境发生变化时仍然能迅速调整它的工作点保持在最大功率点。具有最大功率跟踪功能的系统设计主电路如图2 所示：

风光互补路灯完全版

风光互补太阳能路灯 设 计 方 案 设计单位：乌鲁木齐旭日阳光太阳能 工程有限公司 设计时间：二0一一年三月二十日 设计人员：姜广建电话：

风光互补路灯设计方案 现场效果图

一、自然资源状况 在跨入21世纪之际，人类将面临实现经济和社会可持续发展的重大挑战，在有限资源和环保严格要求的双重制约下发展经济已成为全球热点问题。而能源问题将更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏不足，更重要的是化石能源的开发利用带来了一系列问题，如环境污染，温室效应都与化石燃料的燃烧有关。目前的环境问题，很大程度上是由于能源特别是化石能源的开发利用造成的。因此，人类要解决上述能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源。太阳能和风能等清洁能源以其独具的优势，其开发利用必将在21世纪得到长足的发展，并终将在世界能源结构转移中担纲重任，成为21世纪后期的主导能源。 1.1化石能源带来的问题 (1)能源短缺：由于常规能源的有限性和分布的不均匀性，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需要。从长远来看，全球已探明的石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此，如不尽早设法解决化石能源的替代能源，人类迟早将面临化石燃料枯竭的危机局面。 (2)环境污染：当前，由于燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空，使大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量；局部地区形成酸雨，严重污染水土。这

些问题最终将迫使人们改变能源结构，依靠利用太阳能等可再生洁净能源来解决。 (3)温室效应：化石能源的利用不仅造成环境污染，同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应，引起全球气候变化。这一问题已提到全球的议事日程，其影响甚至已超过了对环境的污染，有关国际组织已召开多次会议，限制各国CO2等温室气体的排放量。 1.2 太阳能资源及其开发利用特点 (1)储量的“无限性” ：太阳能是取之不尽的可再生能源，可利用量巨大。太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×1023kW，其中到达地球的能量高达8×1013kW，相当于6×109t标准煤。按此计算，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×1013千亿t，是目前世界主要能源探明储量的一万倍。太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于人类历史来说，太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的。相对于常规能源的有限性，太阳能具有储量的“无限性”，取之不尽，用之不竭。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。 (2)存在的普遍性：虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀，但相对于其他能源来说，太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。 (3)利用的清洁性：太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样，其

风光互补路灯控制器说明书

风光互补路灯控制器 使用说明书 安装、使用本产品前，请仔细阅读本说明书 2014V1.0

目录 一、产品概述 (2) 二、性能特征 (2) 三、安装流程 (5) 四、显示说明及按键操作 (6) 1.LCD显示说明 (6) 2.按键操作 (8) 3.参数浏览 (9) 4.参数设置 (10) 五、监控软件（可选） (11) 六、性能参数 (12) 七、异常现象及处理 (17) 八、使用环境 (18) 九、保修及售后服务 (18)

一、产品概述 集风能、太阳能控制于一体的智能控制器，专为高端的小型风光互补系统设计，特别适用于风光互补路灯系统和风光互补监控系统。能同时控制风力发电机和太阳能电池板对蓄电池进行安全高效的智能充电。 设备外观大方、操作方便，液晶指示直观。具有完善的保护功能。设备充电效率高，空载损耗低。该系统运行安全、稳定、可靠，使用寿命长，已得到广大用户的认可，具有较高的性价比。 风光互补路灯控制器是离网路灯系统中最核心的部件，其性能影响到整个系统的寿命和运行稳定性，特别是蓄电池的使用寿命。 二、性能特征 ?可靠性：智能化、模块化设计，结构简单，功能强大；工 业级的优质元器件和严格的生产工艺，适合于高温、低温等相对恶劣的工作环境并具有可靠的性能和使用寿命。?PWM无级卸载：在风力发电机和太阳能电池板发出的能 量超过蓄电池的需要时，控制系统将释放多余的能量。普通的控制方式是将整个卸荷全部接入，此时蓄电池一般没有充满，而能量却全部消耗在卸荷上，造成资源的极大浪

费；即使采用分阶段卸荷，一般只能做到五六级左右，效果仍然不理想。我公司采用PWM(脉宽调制)方式进行无级卸载，即可以分上千个阶段进行卸载，边对蓄电池充电，边把多余的能量卸除，有效延长蓄电池的使用寿命。 采用限压限流充电模式：当蓄电池的电压大于设定的卸载开始电压点时，采用PWM限压充电模式，控制器将多余的能量卸除，以延长蓄电池的使用寿命；当风机的充电电流大于设定的风机刹车电流点时，控制器将启动自动刹车以保护蓄电池。（注：WWS06-48-N蓄电池电压大于充满停止电压点或风机的充电电流大于风机刹车电流点时，控制器将启动自动刹车。） ?两路输出方式：每路输出均有多种控制方式可供选择。包 括：常开；常关；常半功率；光控开、光控关；光控开、时控关；光控开、时控半功率、光控关；光控开、时控半功率、时控关。通过液晶按键可以设定三种输出控制方式：常开；光控开、光控关；光控开、时控关。 ?LCD显示功能：LCD以直观的数字和图形形式显示系统状 态和参数。如：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率、负载电流，输出控制方式，时控输出关断时间，光控开、光控关电压点，白天或夜晚指示，负载状态指示，蓄电池过压、欠压指示

风光互补路灯设计计算

风光互补路灯设计 一、技术要求及涉及因素： 问题一：所要架设路灯的路级标准（单道或双道、路长、路宽、照明亮度要求）。 问题二：所要架设路灯的地理位置（常年日光照射情况及日平均风速）。 问题三：路灯日使用情况（每日使用时间，采用节能的双开或三开），遇到阴雨天，系统可提供备用电力应用天数。 问题四：系统负载功率多大？输出电压和电流是直流还是交流？ 问题五：系统负载情况，是电阻性、电容性、还是电感性？启动电流需要多大？ 根据问题一，确定合理的路灯布置方式，包括单路灯照明范围和路灯间距，同时还可以确定路灯的最低照明标准瓦数。力求作到在照明达到理想要求的情况下少架设路 灯，以降低路灯照明系统成本。（需设计最少三套方案，进行成本比较）根据问题二，通过对所设路灯地理位置的年光照量和年风能储量考查，包括日均日照时间和日均风速，确定太阳能发电系统和风力发电系统的发电功率的分占百分比。 根据问题三，根据路灯日使用情况和路灯系统电能备用天数，确定蓄电池容量及风光发电系统的功率选择。 根据问题四及问题五：根据所需负载情况，确定风光发电系统附边设备的选型。 以上工作都作好后，根据风光发电系统的重量，进行灯杆的承重能力及抗几能力设计。 二、设计实例： 下面以河北省二级路增加设计速度60km／h一档后，路基宽为10.0m，路长为2km，每天工作时间为10小时，备用时间为5天为例，进行风光路灯设计。 （一）、河北省≥3 m／s的风速全年累积为4000～5000h，≥6m／s风速全年累积为3000h以上。年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2。 得出结论，河北省是一个风能和太阳能储量很高的省份，即适合风力发电，又适合太阳能发电，因此将太阳能发电和风力发电得到的电能定为各50%。 采用截光型灯具，灯具支架长1.5米，实际照明有效宽度为8.5米，设计灯架高为10米，灯具距地面直线距离为9米，各路灯间距为25米，所需路灯总数为2000/25=80。采用单支75瓦LED路灯，24V系统，其平均亮度和亮度平均度、平均照度和照度平均度均高于标准要求。 （二）、太阳能发电系统设计 采用自带恒流、恒压、调功一体控制器降低系统功耗、降低组件成本。 （实际降低系统总损耗20％左右，以下以15％计算） 1、LED灯，单路、75W，24V系统。 2、当地日均有效光照以5h计算，采用追日系统可提高至6h。 3、每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点为例）通过控制器夜间 分时段调节LED灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。 （例一：晚7点至11点100％功率，11点至凌晨5点为50％功率。合计：7h） （例二：7：00－10：30为100％，10：30－4：30为50％，4：30－5：00为100％）4、满足连续阴雨天4天（另加阴雨前一夜的用电，计5天）。 逆变后实际输出功率为原功率90%，故所需发电功率为83W。 电流＝83W÷24V

风光互补路灯发电量计算及材料说明

太阳能板发电量： 根据北京是太阳能3类利用区，1KW太阳能电池可转得到4500MJ/Year,则150W太阳能电池可转换得到电量为： Q1 = 4500/365/3.6*0.8 = 0.411KWH 根据气象台统计的北京风能状况，每年风速高于3米/秒的时间超过3500小时，则平均一天风速高于3米/秒的时间超过9小时，全部以低估为3米/秒的风速情况来计算（风力发电机在3米/秒时功率为70W）。则一台风力发电机平均每天的发电量为： Q2 = 70*9*0.8 = 489WH = 0.504KWH 风光路灯配置的日均总发电量高于 0.9KWH . 可将方案中相应部分改成以上内容。下面是参考资料 他们要是有对风的时间分布不均匀的情况有异议，可向他们说明。这是风光互补系统，夏天太阳强发电量远高于计算值，冬天风强风机发电量也远高于计算值，并且我们的计算值都是取低值，考虑了安全系数。 路灯灯杆： 1、灯杆尺寸：选用8米高锥杆，锥杆底部直径180mm、锥杆顶部直径90mm。 2、灯杆内外采用热镀锌防腐蚀处理，防腐蚀年限≥ 30年，镀层厚度> 85um。杆表面再 进行彩色喷塑处理，涂层附着牢固，表面光滑。 3、灯杆焊接按照国标GB-50205《钢结构工程施工及验收规范》，焊接质量严格按照 GBJ205-83规程进行，无漏焊、断焊、咬边等缺陷。 灯罩：

高反光率低压纳灯专用灯罩。 低压钠灯及电子整流器： 1、低压钠灯采用菲利普SOX18WBY22D低压钠灯，其发光波长为589.0nm和589.6nm 的单色光，这两条黄色谱线的位置靠近人眼最灵敏的波长555 .0nm 。既具有高发光效率，又在人眼中不产生色差，因此视见分辨率高，对比度好，适用于道路等高能见度和显色性要求不高的地方。低压纳灯还具有不眩目，不会产生因环境气体的蚀化作用而引起灯具光学系统过早损坏的现象。 2、菲利普SOX18WBY22D低压钠灯工作寿命长达10000小时。发光效率可达200 lm /W 是电光源中光效最高的一种光源。 3、电子整流器为BESN铂胜低压钠灯电子镇流器，体积小，重量轻，自身损耗小（3%）， 高功率因数99%，恒功率输出，高频点燃，无频闪，提高发光效率10%，延长灯管寿命 2.5倍。 风力发电机控制器 SW24400风/光互补控制器，采用微处理器和PWM脉宽调制充电方式，高效率地实现风能和太阳能对蓄电池的充电，同时，SW12400具备了完善的电池电压监控、控制器温度监控、手动停风机和充电指示等功能。 主要技术指标 路灯及太阳能控制器 本控制器采用两种工作模式：纯光控模式和光控+ 定时模式。两种模式的设定和控制通过路灯控制器的拨码来实现。具有对太阳能电池板和蓄电池提供多种保护，使系统更可靠的长久工作。

风光互补路灯的设计__毕业设计

目录 摘要： (1) 一风光互补路灯概述 (2) （一）风光互补发电概述 (2) （二）风光互补路灯 (3) 1 风光互补路灯的组成及各部件的作用 (3) 2 风光互补路灯的特点 (4) 3 风光互补路灯的发展前景 (6) 4风光互补路灯的应用场景 (6) 二风光互补路灯的设计 (7) （一）风光互补路灯设计方案 (7) （二）风光互补路灯设计参数 (7) 1技术参数 (8) 2路灯设计 (8) 3安装要求 (9) 4注意事项 (11) 参考文献 (11) 致谢 (12)

风光互补路灯的设计 摘要：能源是人类社会存在与发展的物质基础。在过去的200多年中，建立在煤炭、石油和天然气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。与此同时，地球50万年历史积累下来有限的化石能源正在以惊人的速度被消耗。据有关资料显示，以目前全世界对能源的需求量和增长速度来看，地球上已探明的石油储备可维持40余年，天然气60余年，煤炭200余年。人们在物质生活和精神生活不断提高的同时，也越来越感觉到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国与国、地区之间的政治经济纠纷，甚至战争和冲突。因此人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源系统。 在众多可再生能源中，风能和太阳能由于碳的零排放，是21世纪最被看好的可再生能源。风能、太阳能虽然有取之不尽、用之不竭，就地可取、无需运输，无环境污染等优点，但无论是风能发电系统还是光伏发电系统，都受到自然资源的制约；不仅在地域上差别迥异，而且随时间变化具有很强的随机性。根据风光的互补性，使用风光互不系统可以很好的解决发电系统的供电问题，实现连续、稳定的供电。 关键词：发电系统、控制系统、储存系统、照明系统

风光互补路灯设计计算

风光互补路灯设计计算 风光互补路灯设计 一、技术要求及涉及因素: 问题一:所要架设路灯的路级标准(单道或双道、路长、路宽、照明亮度要求)。 问题二:所要架设路灯的地理位置(常年日光照射情况及日平均风速)。 问题三:路灯日使用情况(每日使用时间，采用节能的双开或三开)，遇到阴雨天，系 统可提供备用电力应用天数。 问题四:系统负载功率多大,输出电压和电流是直流还是交流, 问题五:系统负载情况，是电阻性、电容性、还是电感性,启动电流需要多大, 根据问题一，确定合理的路灯布置方式，包括单路灯照明范围和路灯间距，同时还可以 确定路灯的最低照明标准瓦数。力求作到在照明达到理想要求的情况下少架设路 灯，以降低路灯照明系统成本。(需设计最少三套方案，进行成本比较) 根据问题二，通过对所设路灯地理位置的年光照量和年风能储量考查，包括日均日照时 间和日均风速，确定太阳能发电系统和风力发电系统的发电功率的分占百分比。 根据问题三，根据路灯日使用情况和路灯系统电能备用天数，确定蓄电池容量及风光发 电系统的功率选择。

根据问题四及问题五:根据所需负载情况，确定风光发电系统附边设备的选型。 以上工作都作好后，根据风光发电系统的重量，进行灯杆的承重能力及抗几能力设计。 二、设计实例: 下面以河北省二级路增加设计速度60km,h一档后，路基宽为10.0m，路长为2km，每天工作时间为10小时，备用时间为5 天为例，进行风光路灯设计。 (一)、河北省?3 m,s的风速全年累积为 4000,5000h， ?6m,s风速全年累积为 3000h以上。年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5- 5.1KWh/m2。 得出结论，河北省是一个风能和太阳能储量很高的省份，即适合风力发电，又适合 太阳能发电，因此将太阳能发电和风力发电得到的电能定为各50%。 采用截光型灯具，灯具支架长1.5米，实际照明有效宽度为8.5米，设计灯架高为10米，灯具距地面直线距离为9米，各路灯间距为25米，所需路灯总数为 2000/25=80。采用单支75瓦LED路灯，24V系统，其平均亮度和亮度平均度、平 均照度和照度平均度均高于标准要求。 (二)、太阳能发电系统设计 采用自带恒流、恒压、调功一体控制器降低系统功耗、降低组件成本。 (实际降低系统总损耗20,左右，以下以15,计算) 1、 LED灯，单路、75W，24V系统。

风光互补路灯系统

风光互补路灯系统 风光互补路灯系统路灯是我们日常生活中最常见的东西，它给我们夜晚的生活带来光明。现在美观的路灯把城市的夜晚装点得多姿多彩。 但路灯是一个耗电大户，由于路灯的低压输电线路长，不仅路灯耗电，输电线路上的耗电也很大，特别是远离电源点的市郊公路和高速公路更是耗电大户。所以，我国很多市郊公路和高速公路都没安装路灯。实际上，市郊公路和高速公路没有路灯带来了许多安全问题。 目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯系统。本文将从以下几个方面介绍风光互补路灯的情况： 一、风光互补路灯的优点 1．经济效益好 由于路灯必须用埋地电缆供电，所以在离电源点超过三公里的公路，路灯的供电线路的建设成本很高，随着公里的延伸，还需要设升压系统，所以，在远郊的公路，路灯的供电线路成本高，线路上消耗的电能也多。而风光互补路灯不需要输电线路，不消耗电能，有明显的经济效益。 2．可作为普及新能源知识的好教材 目前，非常需要对民众进行环保和新能源知识的普及教育，风光互补路灯能最直接的向从们展示太阳能和风能这种清洁的自然能源的应用前景。 3．造型优美，可作为道路景观 风车在中国传统文化中是带来好运的吉祥物，造型优美的风车沿公路排列，迎风飞舞，将成为道路的风景线。 二、人们对应用风光互补路灯所担心的问题 1．安全性问题 担心风光互补路灯的风车和太阳能电池板会被风吹落到公路上伤及车辆和行人。 实际上，风光互补路灯的风车和太阳能电池板的受风面积远小于公路指示牌和灯杆广告牌，而且，路灯的强度设计也是按抗12级台风的标准设计的，不会出现安全上的问题。 2．亮灯时间不保证 担心风光互补路灯受天气影响，亮灯时间不保证。 风能和太阳能是最常有的自然能源，晴天阳光充足，而阴雨天则风大，夏天阳光照射强度高，而冬天风大，并且，风光互补路灯系统配有足够的储能系统，能保证路灯有充足的电源。 3．造价高 人们普遍认为风光互补路灯造价高。实际上，随着科技进度，节能型照明产品的普及，风机和太阳能产品的技术水平提高且价格降低，风光互补路灯的造价已接近常规路灯造价的平均水平。但由于风光互补路灯不消耗电能，所以，其运行成本远低于常规路灯。 风光互补路灯在远离电源的道路路灯和户外广告牌上应用，其经济效益是明显的。 三、选用风光互补路灯要注意的问题 1．风机的选择 风机是风光互补路灯的标志性产品，风机的选择最关键的是要风机的运行平稳。灯杆是无拉索塔，最担心因风机运行时的振动引起灯罩和太阳能支架的固定件松脱。选择风机的另一个主要因素就是风机的造型要美观，重量要轻，减小塔杆的负荷。 2．供电系统最佳配置的设计 保证路灯的亮灯时间是路灯的重要指标，风光互补路灯作为一个独立供电系统，从路灯灯泡的选择到风机，太阳能电池及储能系统容量的配置都有一个最佳配置设计的问题，需要结合安装路灯地点的自然资源条件来进行系统最佳容量配置的设计。

风光互补太阳能路灯设计原理

风光互补太阳能路灯设计原理 【返回】路灯，作为便民工程，也是耗电大户。在能源紧张的今天，风光互补路灯解决了这一难题，但风电互补路灯原理并不为人所知。其实风电互补路灯原理在国外早已普及，了解风电互补路灯原理才能更好的在国内将此项技术进行推广。 风光互补发电系统是一种风能和光能转化为电能的装置，风光互补路灯工作原理是利用自然风作为动力，风轮吸收风的能量，带动风力发电机旋转，把风能转变为电能，经过控制器的整流，稳压作用，把交流电转换为直流电，向蓄电池组充电并储存电能。利用光伏效应将太阳能直接转化为直流电，供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。

风光互补型路灯结构由太阳能电池组件、风机、太阳能大功率LED、LPS灯具、光伏控制系统、风机控制系统、太阳能专用免维护蓄电池等部件组成，还包括太阳能电池组件支架、风机附件，灯杆，预埋件，蓄电池地埋箱等配件。 1 、风力发电机 风力发电机是将自然的风转换成电能的设施，将电能送到蓄电池中存储起来，它和太阳能电池板配合共同为路灯提供能源。根据光源的功率不同，使用的风力发电机的功率也不同，一般有200W、300W、400W、600W等。输出的电压也有12V、24V、36V等若干种。 2、太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充足日照好的东西部地区 ,采用多晶硅太阳能电池为好,因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单,价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区,采用单晶硅太阳能电池为好,因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的

风光互补路灯整体改造方案

XX市城市道路照明节电改造建议方案 一.能源现状及以往路灯节能控制状况： 无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的常规能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%。图1给出了世界和中国主要常规能源储量预测。 图1 世界和中国主要常规能源储量预测 从长远来看，可再生能源将是未来人类主要的能源来源，因此世界上多数发达国家和部分发展中国家都十分重视可再生能源在未来能源供应的重要作用。在新的可再生能源中，光伏发电和风力发电是发展最快的，也是各国竞相发展的重点。 随着XX市城市建设规模的不断发展，对于城市道路照明的要求越来越高，各种照明灯具的数量巨大，随之而来的是电费的日益高涨和电力能源的日趋紧张。从80年代末开始，照明节电技术研究就受到有关政府部门和厂商的高度重视。XX的路灯70％以上使用的都是高压钠灯，其设计寿命为24000小时(5年)。但是由于城市电网技术落后，造成线路的电压波动大致使电网中存留许多杂波，严重影响路灯灯泡的实际使用寿命。以

下是以往城市路灯控制方式及存在问题： （1）半夜灯隔盏亮控制方案 这种控制方式，采用特殊布线实现，但由于电力供应是三相线，而要实现 1/2 的功率控制，因此无论如何，都将导致电力变压器的三相严重不平衡。主要危害有：变压器寿命缩短，选型困难；功率总不能平衡，威胁电网安全；全半夜以及后半夜不平衡，导致灯具电压过高，灯具烧毁严重。 （2）传统电磁按时段换档控制方案 目前，市场上大部分照明节能产品，都采用传统电磁接触器换档技术，这种产品的主要缺点是： a)灯具寿命缩短。中途换档，由于接触器电流的切断，导致闪断故障 电力供应，冲击灯具，容易灭灯，烧灯，在节电率高的档位切换时，灭灯、烧灯，严重，线路末端过低，灯点燃困难。 b)容易烧毁。由于违背电磁基本原理，切换时，冲击电网，过压击穿 变压器绝缘，接触器触点啦弧，烧接触器，变压器燃烧。 c)浪费能源，耗用大量我国稀有的电解铜和矽钢。 （3）传统电磁固定降压控制方案 新的Hid 灯在额定电压下容易点燃，但一个或几个月后在低于额定电压以下时，点燃越来越困难。 电磁固定降压的缺点是：灯具的寿命大大缩短；由于固定降压，不需要高亮度照明的后半夜，由于电网电压升高，灯具反而更亮；灯具电压随电网电压波动而波动，没有稳压功能；由于耗用大量铜材和矽钢，被盗和破坏严重。以至于，负责的路灯部门（XX路灯处）坚决拒绝传统电磁

风光互补路灯项目

风光互补路灯项目 内蒙古自治区科技计划项目建议书 行) (试 项目名称: 推荐部门: 内蒙古自治区科学技术厅制 二ΟΟ二年七月 1 概况 一、基本信息 风光互补路灯试验示范项目名称 承担单位阿左旗光明工程公司 4?1、信息2自动化3、材料4、能源5、交通电力所属技术领域 6、农业7、畜牧业8、资源9、环保10、生物医药 11、社会公益12、其它 1?1、攻关2、推广3、星火4、火炬5、软科学6、申报项目类别科技合作7、专利实施8、园区基地9、盟市能力 建设等 常规风力发电均由两片或三片风叶构成基本 发电原理，每分钟转速在400至500转左右，其噪 音大、离心力危险性更大。缩短风轮直径、改变受主要研究内容风面扭距、增加顺片数量、降低噪音、提高安全性，(100字以内) 确保市政照明工程大面积应用。

1、根据市场需要，设计出适合市政、乡镇、道路 用的风光互补太阳能路灯。 2、采用缩短直径、增加叶片、改变扭距、降低噪主要技术经济指音、保证安全及输出功率。标(100字以内) 3、解决纯光伏造价高、连续阴天短的不利因素。 4、比较光伏、风能、风光互补三咱配置，在性价 比和资源利用率等方面的优劣与差别。 该项目的技术创新点是解决市政道路亮化工 程中的风光互补问题，重点是研究解决降低风转旋创新点及可能获转过程中，所形成的高分倍噪音和离心力造成叶片得的成果和知识断裂及飞车后叶片伤人事故。 产权知识产权归阿左旗光明工程有限责任公司享 有。 经费概算(万元) 总投资申请拨款 完成年限一年申报日期 2008年 2 一、项目概述 ,一,项目提出的北景、意义及必要性 太阳能路灯做为市政建设的替代型产品～现已形成重点发展和大面积推广的节能环保型灯具～更由于其替代性～节约性和较强的环保性～已成为国家重点提倡和发展的可再生能源应用型产品。但市政与住宅规划都有其秒利的一南～即:街道东西向的阴面、住宅小区的北面～都已成为太阳能路灯、景观灯、草坪灯的死角。而目前已上市的风光互补太阳能路灯～又没有解决小型风力发电机,100W-300W,转速形成的较大噪音和离心力造成的叶片断裂或脱落问题。

太阳能路灯设计说明

贵安新区车田村入村道路工程 徐州市市政设计院1 二、设计范围 1、路灯位置布置。 2、风光路灯互补配置。 3、路灯防雷设计。 4、路灯抗风设计 三、风光互补路灯的配置方案及控制系统 1、路面形式：本次道路照明设计全长约XXXXm ，路宽XXXXm ，两侧绿化带各 宽2.5m ，2侧人行道各宽3m ，车行道宽15m 。 2、自然条件：本地区平均年日照时间 2.84h ，经纬度北纬26.35，东京106.42 3、照明方式：根据贵阳的自然条件及村镇道路对照明上的需求选择太阳能型 路灯，光源选LED ，照明系统每天工作8.5小时。 4、布置方式：本次设计路双侧对称布置于绿化带内，距道路中心线8m ，灯 杆间距25m ，特殊路段可作适当调整，灯杆10m ，灯高8m ，悬挑1.5m ～2m 。 5、灯具：灯具结构均为一体化LED 光源，压铸铝壳及钢化玻璃透光罩，灯罩 防护等级IP ≤65，维护系数0.6。 6、灯杆：采用优质Q235经模压成型，灯杆表面热镀锌处理后表面聚酯粉体 涂装（白色），灯杆壁厚≥4mm 。 7、太阳能电池组件：单晶硅电池组件360W(60X6),铅酸蓄电池100AHx2（24V ）、 路灯输出电压24V ，太阳能电池板为6块串并联，顶3块，下3块。 8、安装角度：太阳能电池板与地平线最佳倾斜角+8度，正南偏西5度，厂 家需根据现场条件复合确定。 9、光源LED 功率消耗：120x1W 系统功耗约140W ，光通量约为10800lm 。 10、风光互补系统控制器：具有过充、过放、电子短路、过载保护、防反接保护、雷电保护、短路保护、显示电池容量、智能化温度补偿，负载开机恢复设置、光控输出设置功能。四、抗风设计 1、太阳能组件：厂家应保证能受当地的风速而不致于损坏，电池组件支架与灯杆的连接，应使用灯杆螺栓固定连接。 2、灯杆和基础：路灯灯杆和基础的抗风设计与电池板的高度、面积、倾角及灯杆结构、当地最大风速有关。由灯杆厂家进行计算和设计，保证最大风速时太阳能路灯的稳定性。五、防雷设计 1、安全电压：本次设计太阳能路灯为DC24V,属安全电压，不做电气保护接地。 2、防雷接地：（1）不可用路灯、太阳能电池板作为接闪器；（2）用金属灯柱兼作接闪器和引下线；（3）路灯基础钢筋笼在-0.50m 以下其钢筋表面积大于0.37m 时，可作为防雷接地体。否则应增加人工接地极，接地电阻≤10Ω，必要时将接地体连接；接地同一般路灯。（4）在路灯控制器内设置TVS （瞬时电压抑制）防雷保护。六、其它 1、说明中与图纸如有不符之处，应以有关施工图为准。 2、所有电气设备应选用国家现行的技术的先进产品，不得采用国家明令淘汰的产品。 3、施工图中所附的路灯立面图仅为参考，具体样式可由建设单位确定，本次

风光互补太阳能路灯的设计(doc 53页)

风光互补太阳能路灯的设计 摘要 随着世界能源危机的加剧，世界各国都从两条道路寻找解决能源危机的办法，即:一条是寻求新能源和可再生能源的利用;另外一条就是寻求新的节能技术，提高能源的利用效率。风能作为一种绿色能源，己经成为一种新兴的能源形式，同时太阳能因诸多优势也得到广泛的应用，但两者每天的发电量受天气的影响很大。由于太阳能与风能互补性强，如何充分发挥两者的优势，构造风光互补的新型能源系统有很好的理论及实际意义。 本文对风光互补发电系统进行了设计，系统采用交流母线结构，可以随意扩容，方便其它设备接入。论文主要对风光互补发电系统结构组成、控制器、逆变器、并网控制等进行了设计和研究分析。 论文首先论述了风光互补发电系统的结构组成。重点设计了太阳能光伏发电系统。该系统主要包括DC-DC变换及并网逆变电路．。DC-DC变换采用推挽电路，结构简单，开关管功耗小。DC—DC模块将太阳能电池50V左右的直流转换为400V直流，同时完成最大功率点(MPPT)跟踪。论文详细分析了最大功率点跟踪原理及其分类，采用具有明显优势的电导增量法实现了该功能。论文还对逆变器的构成及并网控制方法作了分析研究。经过比较，逆变器采用单相桥式电路，IGBT为主开关器件。并网控制的关键是控制逆变器输出的电流，使其与电网电压同频、同相。文中介绍了逆变器的工作原理，阐述了并网逆变器的软件实现流程图，分析了同步的关键技术——软件锁相环SPLL技术。 关键词：风光互补发电系统，并网逆变器，最大功率跟踪。

Wind Solar Street Light Design Abstract The wind energy was called a green energy,it through become a newly arisen and important form，at the same time solar energy having many advantages．Also suffer people thoughtful of,but generating electricity of everyday measure to is influence by the wemher very strong．Because the solar energy and breeze Can be repaired with each other strongly,the pVowind energy system was used．It improved the single system，SO have good theories and actual meaning． The PV-wind hybrid system is designed in the thesis．This system used AC bus．It i s permi ted to enlarge system as one’S pleases，and Can connect the other equipment convenience．The thesis also design and analyse the composition of the PV-Wind Energy system，and the controller,inverter and grid—connected control．First，the thesis discussed the construction of PV-wind hybrid system．It put great emphasis on designing solar energy system．The solar energy system use TMS3 20F240 DSP of TI company to control．It concluded DC—DC convertor and grid—connected inverter．The DC-DC mold use Push—Pull converter which has simply construction and small on—off power exhaust．The DC／DC mold changes the solar cell voltage from 50V to 400V,and complete the task of Maxi mum Power Point Tracking(MPPT)．The thesis analyse the principle and classification of MPPT in detail，use Conductance Increment Method of MPPT．This thesis discuss the structure of the grid-connected inverter,research the method of controlling．After comparing，the single-phase bridge circuit was used．The IGBT was used in circuit．The key point of the grid—connected inverter is to control the output current to synchronize the utility．After introducing the principle of inverter,the relevant design schema and flow