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)
2.1、风光互补的技术原理 (2)
2.2、风光互补的技术构成 (2)
2.3、风光互补的技术优势 (2)
2.4、风光互补的典型案例 (3)
3、风光互补系统 (3)
3.1、风光互补系统的组成 (3)
3.2、风光互补路灯的优势 (3)
4、风光互补控制器 (5)
4.1、风光互补控制器的概述 (5)
4.2、风光互补控制器的特点及功能 (5)
4.3、风光互补路灯控制器的结构图 (6)
4.4、风光互补控制器的原理图 (7)
4.5、风光互补控制器的工作原理 (7)
总结 (13)
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实用性发电站。
2.1、风光互补的技术原理
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。风光互补发电站采用风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，将电力并网送入常规电网中。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。适用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区。
2.2、风光互补的技术构成
1.发电部分：由1台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风－电；光－电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。
2. 蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。
3. 充电控制器及直流中心部分：由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。
4.供电部分：由一台或者几台逆变电源组成，可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V交流电能，供给各种用电器。
2.3、风光互补的技术优势
风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。
由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所
以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。
2.4、风光互补的典型案例
2009年中国兵器装备集团自主研制了一套具有国内先进水平的40千瓦风光互补示范发电站，风光互补发电站成功建成并投入运行。该系统为兵器装备集团自主开发生产，拥有完全自主知识产权，除了实现风光互补发电，还具有以下三方面优势：一是高精度实时跟踪太阳位置，使光伏系统日发电量比传统的固定式系统提高了30%以上；二是自主研制的并网逆变器技术水平先进，部分指标达到国际领先水平，确保发电站可靠高效运行；三是采用了风光合一的调度与控制系统，实现了柔性并网发电，减少对电网的冲击。
这标志着兵器装备集团成功进入风力发电新能源领域，并同时拥有了太阳能、风能两大绿色能源产业，为两大绿色能源产业找到了一个结合点，对兵器装备集团进入国内外风光合一发电市场打下了坚实基础。
3、风光互补系统
3.1、风光互补系统的组成
风光互补路灯系统完全利用风力和太阳光能为路灯供电，无需外接市电网。系统兼具风能和太阳能产品的双重优点，由风力和太阳能协同发电，电能储存于蓄电池中，自动感应外界光线变化，无需人工操作。主要适用于道路供电以及景观照明灯。
风光互补路灯系统主要由风力发电机、太阳能电池板、风光互补路灯控制器、风光互补专用蓄电池与LED路灯光源几个主要部件和灯杆，太阳能电池板支架等相关配件组合而成,利用风能和太阳能环保能源作为动力的新型节能路灯系统。风力发电机与太阳能电池板,充分利用风力和太阳能资源,为路灯系统提供源源不断的能源。当夜幕降临时,路灯控制器向LED光源发出亮灯指令,LED风光互补路灯光源通过蓄电池所储存的电能自动点亮,当LED风光光源亮灯时间到达控制器预先设定的时间,LED光源自动熄灭,由充电到亮灯到最后关灯,整个过程完全由风光互补路灯控制器自动完成,无需人工干预。
3.2、风光互补路灯的优势
传统的风能或太阳能单一发电系统会造成我国的大部分地区在特定的时候就会出现能源部够用的枯竭，而如果采用风光互补就可以解决单一能源的不足。了解了大部分
城市，我国在风光互补的路灯上面运用的几乎没有，现在路灯已经成为我们城市建设的必不可少的设施，然而我国目前所用的绝大多数都是单一的传统供给电能。城市的发展，道路的建设，路灯的架设，这是多么庞大的能源消耗，在这个能源短缺的时代，怎能如此消耗？寻去新的措施减少能源的消耗但又不能影响城市的发展，就要寻找能够代替的能源，这也成为我所写的课题的重要关键所在，根据上述的介绍也能初步了解了风光互补能源的利用，既不浪费大量的能源消耗，又不污染环境的风光互补新型路灯就成为我们新型城市的环保低碳生活的大势所需。
风电和光电系统都存在一个共同的缺陷，就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡，风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但每天的发电量受天气的影响很大，会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。
风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，即可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求，风光互补发电系统都可作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该说，风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。目前，推广风光互补发电系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题。
风光互补LED路灯与传统路灯相比，LED风光互补路灯具备以下优势：
日夜发电、智能控制、节能减排、独立发电、安装简单、符合节能型社会的发展方向。节能减排，集约环保，无后期大量电费支出。资源节约型和环境友好型社会正成为大势所趋。对比传统路灯，风光互补路灯以自然中可再生的太阳能和风能为原料，不消耗任何燃料，间接将排放空气中的污染降低为零。长久下来，对环境的保护不言而喻，同时也免除了后期大量电费支出的成本。
免除电缆铺线工程，无需大量供电设施建设。市电照明工程作业程序复杂，缆沟开挖、敷设暗管、管内穿线、回填等基础工程，需要大量人工；同时，变压器、配电柜、配电板等大批量电气设备，也要耗费大量财力。风光互补路灯则不会，每个路灯都是单独个体，无需铺缆，无需大批量电气设备，省人力又省财力。个别损坏不影响全局，不受大面积停电影响。由于常规路灯是电缆连接，很可能会因为个体的问题，而影响整个供电系统；风光互补发电路灯则不会出现这种情况。分布式独立发电系统，个别损坏不会影响其他路灯的正常运行，即使遇到大面积停电，亦不会影响照明，不可控制损失因
此大幅降低。
节约大量电缆开销，更免受电缆被盗的损失。电网普及不到的偏远地区安装路灯，架线安装成本高，并会有严重的偷盗现象。一旦偷盗，影响整个电力输出，损失巨大。使用风光互补路灯则不会有此顾虑，每个路灯独立，免去电缆连接，即使发生偷盗现象也不会影响其他路灯的正常运作，将损失降到最低。智能控制，免除人工操作，施工简单，维护方便。风光互补路灯由智能控制器控制，可分为时控、光控二种自动控制方式，兼具安全性和经济性；自身独立一体的供电系统，不受大面积电路施工干扰，工序简单，工期短，维护更加方便。
4、风光互补控制器
4.1、风光互补控制器的概述
风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。充分利用风能和光能资源发电，可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡的情况。设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，而且还提供了强大的控制功能。
风光互补路灯控制器，风光互补路灯系统内最主要的部件，起着对其它部件发号师令与协同工作的主要作用，尚能系列风光互补控制器，集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪,自动泄荷，过充过放保护功能于一身，性能稳定可靠，得到客户的一致好评。
太阳能电池板采用目前转换率最高的单晶硅太阳能电池板，大大提升了太阳能的发电效能，有效改善了当风资源不足的情况下,太阳能电池板因转换率不足,导致充电不足,无法保证灯正常亮灯的问题。尚能风光互补路灯采用高性能大容量免维护铅酸电池,为风光互补路灯提供充足的电能,保证了阴雨天时LED风光互补路灯光源的亮灯时间,大大提升了系统的稳定性。
4.2、风光互补控制器的特点及功能
采用先进的MPPT功率跟踪技术，可电脑远程监控，软件升级和参数设置，时控模式下自动学习天黑、天亮时间，自动开灯至指定时长，具有晨亮功能，LCD和指示灯显示风光互补控制器运行状况，具有2路负载独立输出功能，具有风力发电机智能停机系统。
(1)、高性能智能风光互补控制器的主要特点：
采用先进的MPPT功率跟踪技术,保证风能和太阳能的最高利用，可电脑远程监控，软件升级和参数设置，智能化软件控制，控制精确，具有风力发电机智能停机系统，具有温度传感器自动识别功能，良好的人机界面，LCD和指示灯显示风光互补控制器运行状况，自动累计输出电量
(2)、高性能智能风光互补控制器的主要功能：
a. 白天对太阳能电池板的电压和电流进行检测，通过MPPT 算法追踪太阳能电池板最大输出功率点，使太阳能电池板以最大输出功率给蓄电池充电，并控制太阳能电池对蓄电池进行充电的方式；
b. 控制光电互补自动转换，晚上控制蓄电池放电，驱动LED 负载照明；当在太阳光照不足或阴雨天气，蓄电池放电电压达最低电压时，能自动切换到市电供LED 路灯点亮；
c. 对蓄电池实行过放电保护、过充电保护、短路保护、反接保护和极性保护；
d. 控制LED 灯的开关，通过对外环境监测，可以控制LED 灯开灯、关灯时间。
4.3、风光互补路灯控制器的结构图
图1、风光互补路灯控制器的结构图
4.4、风光互补控制器的原理图
风光互补LED路灯控制器的原理图如图2所示：
图2、风光互补路灯控制器原理图
4.5、风光互补控制器的工作原理
在风光互补LED路灯中，控制器主要包括风电控制单元、光电控制单元和蓄电池充放电控制单元三部分。控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化、蓄电池的充电状况来控制风力发电机组、太阳能电池阵列的运行方式和开断情况，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节，一方面把调整后的电能直接送往直流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，从而保证负载的正常供电以及系统各个部分的安全运行和整个系统工作的连续性和稳定性。
控制器是由一些电子元器件组成，如电阻、电容、半导体器件、继电器等组成。简单地说，控制器就是一个“开关”。对于风力发电部分，当风力发电机发出的交流电经整
流后，如蓄电池电压低于系统设定的电压时，控制器使充电电路接通，风力发电机向蓄电池充电，当蓄电池电匪上升达到保护电压时，充电控制开关电路截止，风力发电机停止向蓄电池充电，以免蓄电池过充电。但是，根据蓄电池的充电特性，这时，蓄电池电压会慢慢下降，为防止蓄电池充电不足，当其电压下降到一定值时，充电控制开关导通，对蓄电池进行自动补充充电，该状态一直保持到下一次充电保护为止。
控制器是整个风光互补LED路灯的管理和控制的关键部件，它的最大功能是对蓄电池进行全面的管理，高性能的控制器应当根据蓄电池的特性，设定各个关键参数点，比如蓄电池的过充点、过放点，恢复连接点等。在选择控制器时，特别需要注意控制器恢复连接点参数，由于蓄电池有电压自恢复特性，当蓄电池处于过放电状态时，控制器切断负载，随后蓄电池电压恢复，如果控制器各参数点设置不当，则可能缩短蓄电池和用电负载的使用寿命。
在风光互补LED路灯中的控制器必须具备蓄电池过充保护、过放保护、防反接等保护功能。
在温差较大的地方，控制器还应具备温度补偿功能，还应具有光控、时控功能，并应具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长路灯工作时间。对于风光互补LED路灯的设计，成功与失败往往就取决于控制器的选型设计，没有一个性能良好的控制器，就不可能有一个性能良好的风先互卒HLED路灯。
控制器防止反充电功能的实现方法是在发电回路中串联一个二极管防止反充电，这个二极管应选用肖特基二极管，肖特基二极管的压降比普通二极管低。另外，还可以用场效应晶体管实现防止反充电功能，它的管压降比肖特基二极管更低。而控制器的防过充电控制功能的实现方法是在输入回路中串联或者并联一个泄放晶体管，由电压鉴别电路控制晶体管的开关，将风光互补发电部分产生的过盈电能通过晶体管泄放，保证没有过高的电压给蓄电池充电。
控制器的防过放电功能的实现方法是设置放电截止电压，因风光互补LED路灯的负载功率相对于蓄电池是小倍率放电，所以放电截止电压不宜过低。由于蓄电池电压控制点是随着环境温度而变化的，所以风光互补LED路灯的控制器应该有一个受温度控制的基准电压。对于单节铅酸蓄电池是- 3～- 7mV/℃，通常选用- 4mV／℃。
控制电路是指控制主电路的控制回路，通常包括检测电路、驱动电路和保护电路等。本文设计选择美国Microchip公司开发生产的PIC16F877A单片机作为控制芯片，由于
其计算速度等性能比普通单片机高，且价格比高级信号处理器（DSP）低，所以得到广泛应用。PIC16F877A具有以下功能和特点：
(1) 属于精简指令集(RISC)的计算机结构，只有35个汇编语言指令，且每一条指令都固定为14位长；
(2) 采用哈佛总线结构，它的程序存储器、数据存储器以及堆栈可以灵活设计；
(3) 工作频率范围为DC~20MHz，具有上电复位和掉电锁定复位两种重置功能；
(4) 3个定时器(Timer)，除了具有最基本的定时器功能外，还有捕捉、比较、产生P WM信号等功能；
(5) 12个外部中断源，共享一个中断向量(位于程序存储器的004H处)；
(6) RS232串行通信接口；
(7) 8个8位模拟数字转换器(A/D)；
(8) 采用Flash程序存储器芯片，产品可以多次编程，可以随意擦写芯片程序；
(9) I/O端口驱动负载能力较强，输出引脚可以驱动20~50mA的负载。
此外，PIC16F877A单片机还有外接电路简洁、驱动能力强、寻址空间设计简洁、代码压风光互补控制器需要对太阳能电池板输出电压、风力发电机整流输出电压、蓄电池端电压、光伏充电电流和风力发电充电电流等进行实时检测，才能实现控制功能。由于太阳能电池板、风力发电机、蓄电池三者的电压检测电路设计基本相同，电流检测电路也基本相同，故本文只介绍蓄电池电压检测和电流检测电路，其电缩率高等特点，这些功能和特点已足够一般控制器的各种应用需求。
风光互补路灯控制器利用太阳电池的光生伏特效应原理，白天太阳电池吸收太阳能光子能量产生电能，通过控制器储存在蓄电池里，当夜幕降临或光电板周围光照较低时，蓄电池通过控制器向光源供电，通过设定一定的时间后切断。
控制器采用PWM无级卸载方式控制风机和太阳能电池对蓄电池进行智能充电。在太阳电池板和风力发电机所发出的电能超过蓄电池存储量时，控制系统必须将多余的能量消耗掉。普通的控制方式是将整个卸荷全部接上，此时蓄电池一般还没有充满，但能量却全部被消耗在卸荷上，从而造成了能量的浪费。有的则采用分阶段接上卸荷，阶段越多，控制效果越好，但一般只能做到五六级左右，所以效果仍不够理想。最好的控制方式是采用PWM（脉宽调制）方式进行无级卸载，即可以达到上千级的卸载。所以，
在正常卸载情况下，可确保蓄电池电压始终稳定在浮充电压点，而只是将多余的电能释放到卸荷上。从而保证了最佳的蓄电池充电特性，使得电能得到充分利用。
由于蓄电池只能承受一定的充电电流和浮充电压，过电流和过电压充电都会对蓄电池造成严重的损害。WIN POWER控制器通过单片机实时检测蓄电池的充电电压和充电电流，并通过控制风机充电电流和光伏充电电流来限制蓄电池的充电电压和充电电流，确保蓄电池既可以充满，又不会损坏。从而确保了蓄电池的使用寿命。
WIN POWER控制器采用液晶显示蓄电池电压和充电电流，使得用户能够直观了解蓄电池的电压状态，从而使产品设计更加人性化。
数字化智能控制，核心器件采用功能强大的单片机进行控制，使得外围电路结构简单，且控制方式和控制策略灵活强大，从而确保了优异的性能和稳定性。
另外，WIN POWER控制器具有完善的保护功能，包括：防雷、太阳能防反充、过电压自动刹车、蓄电池反接和开路保护等。核心控制元件采用美国原装微控制器，功率器件则采用优质的美国原装IR器件。设备充电效率高，空载损耗低。经大量实践证明，该系统运行安全、稳定、可靠，使用寿命长。具有较高的性能价格比。
致谢
这次课程设计对与我来说是学习本专业再深一步了解，从设计之初的无从下手到一步一步的有条不紊的完成，在这期间遇到了诸多的问题。但在陈嘉义老师的细心指导和耐心教导下，通过翻阅课本和查阅一些资料，最终这些问题与困难都得到了解决。使我可以按时完成课程设计并使自己的专业知识有更深刻的理解，综合能力得到了相应的提高。在做课程设计过程中，老师在百忙中对我的课程设计进行了指导。感谢老师对我的课程设计不厌其烦的细心指点。从框架的完善，思路的理清和思绪的有条不紊到内容的扩充；从本文的用语到格式的规范；老师都严格要求，力求完美。而且我还从老师那里学到了严谨、务实、认真的工作态度和极强的敬业精神。真的很感谢老师的细心指导！
参考文献
[1] 李少林;姚国兴;;风光互补发电蓄电池超级电容器混合储能研究[J];电力电子技
术;2010年02期8.
[2] 崔雪;贾廷纲;;一种小型独立风光互补照明装置[J];上海电机学院学报;2010年02期
[3] 彭晓华;邓隐北;孟雪玲;尚俊梅;;离网型风光互补发电系统的研制与应用[J];太阳
能;2009年02期
[4] 王志新;;风光互补技术及应用[J];新材料产业;2009年02期
[5] 肖贵贤;汪有源;;风光互补发电系统的研究与应用[J];中国科技信息;2009年22期
[6] 黄璜;罗传仙;;风光互补照明系统浅析[J];中国科技信息;2010年08期
[7] 肖贵贤;汪有源;;风光互补发电系统的研究与应用[J];中国科技信息;2009年22期
[8] 王洪涛;李允俊;;小型风光互补电源的蓄电池智能充电装置的设计[J];中国高新技术
企业;2011年22期
总结
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。风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。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图。
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
风光互补控制器说明书
高性能风光互补路灯控制器 使用说明书 本系统图为连接参考，具体产品外观以实物为准
一、产品概述 集太阳能、风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，特别适合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对蓄电池进行安全高效的智能充电。 设备外观大方、液晶指示直观、操作方便。具有一系列完善的保护功能。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 1.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。 2.PWM无级卸载：在太阳能电池板和风力发电机发出的电能超过蓄电池的需要时，控 制系统必须将多余的能量通过卸荷释放掉。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，一边对蓄电池充电，一边把多余的能量卸除，有效延长蓄电池的使用寿命。 3.ＰＷＭ充电方式，限压限流充电模式：在蓄电池电量较低时，采用限流充电模式； 在蓄电池电量较高时，采用限压充电模式。 4.两路直流输出：每路均有多种输出控制方式可供选择，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。只带液晶显示功能的控制器，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。 5.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、蓄电池欠压、过载、短路等故障状态。 6.完善的保护功能：太阳能电池防反充、太阳能电池防反接、蓄电池过充电、蓄电池 过放电、蓄电池防反接、蓄电池开路保护、负载短路、过载、防雷、风机限流、风机自动刹车和手动刹车等。
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
高性能风光互补控制器说明书
高性能风光互补控制器使用说明书 型号: WWS06A-24 (WWS03A-12) 版本：1.0 合肥为民电源有限公司 Hefei Win Power Co.,Lit
安全注意事项 1. 非常感谢您购买为民电源的控制器，请在安装及使用本产品前仔细阅 读使用说明书，并妥善保管。 2. 须有经验的技术人员进行安装操作，安装过程需严格按照本用户使用 手册进行，确保该产品能够正常工作。 3. 本产品应避免长期接触腐蚀性气体和潮湿环境。 4. 切勿将本产品放置在潮湿、雨淋、暴晒、严重灰尘、震动、腐蚀及强 烈电磁干扰的环境中。 5. 请勿打开本产品外壳自行维修。
目录 一、产品概述 (1) 二、型号说明 (2) 三、性能特征 (2) 四、操作规程 (3) 五、液晶操作及显示说明 (4) 5.1按键说明 (4) 5.2显示内容说明 (5) 5.3液晶按键浏览参数和输出方式 (5) 5.4液晶按键设置参数和输出方式 (7) 5.5手动刹车设置 (8) 六、控制软件 (8) 七、性能参数 (10) 八、异常现象及处理 (12) 九、保修及售后服务 (12)
一、产品概述 本高性能风光互补控制器专为高端的小型风光互补系统设计，特别适合于风光互补路灯系统和风光互补监控系统。 本控制器能同时控制风力发电机和太阳能电池对蓄电池进行安全高效的充电，同时提供两路均有七种输出控制方式的直流输出，以供不同的特性负载灵活使用。 本控制器采用PWM方式控制风机和太阳能电池对蓄电池进行限流限压充电，即在蓄电池电量较低时，采用限流充电。也就是当风机和太阳能总充电电流小于限流点时，风机和太阳能的能量全部给蓄电池充电。当风机和太阳能总电流大于限流点时，以限流点的电流给蓄电池充电，多余的能量通过PWM方式卸载。在蓄电池电量较高时，采用限压充电。也就是当蓄电池电压低于限压点时，风机和太阳能的能量全部给蓄电池充电。当蓄电池电压达到限压点时，风机和太阳能会以限压点对蓄电池充电，多余的能量通过PWM方式卸载。对于特定的风力发电机，本控制器可以实现精确的转速控制，即可设定停机转速，当风力发电机超过此转速后，控制器将停止风力发电机运行，10分钟后再自动恢复风力发电机运行。 本控制器特为路灯系统设计了两路直流输出，每路均有七种输出控制方式，包括：1、常开；2、常关；3、常半功率；4、光控开、光控关；5、光控开、时控关；6、光控开、时控半功率、光控关；7、光控开、时控半功率、时控关。这七种输出控制方式可以通过通信串口按需要任意设定。通过控制器上的液晶按键也可以设定三种输出控制方式，包括：1、常开；2、光控开、光控关；3、光控开、时控关。其中光控开和光控关均是控制器通过检测太阳能电池板的电压来确定，通过液晶按键和通信串口均可设定光控开和光控关的太阳能电压点。另外，也可通过液晶按键或通信串口来设定时控关的时间。 本控制器采用了专为风光互补系统设计的液晶模块，可以显示蓄电池电压、风机电压、光电池电压、风机功率、光电池功率、风机电流、光电池电流、第一路输出控制方式、第1路输出的关断时间、第2路输出的控制方式、第2路输出的关断时间、光控开电压点、光控关电压点、白天或夜晚指示、蓄电池电量状态、负载状态，还有过压、欠压、过载、短路等故障状态。通过液晶上的四个按键，可以浏览显示内容和设定相关参数。 本控制器配有专用的远程监控软件。该软件可实时监控系统的运行状态，如蓄电池电压、风机电压、太阳能电池电压、蓄电池充电电流、风机充电电流、太阳能充电电流、蓄电池充电功率、太阳能充电功率、风机充电功率、风机转速等。通过该软件可以对系统参数进行设定和修改，同时可以对系统中风机和负载的运行进行控制。 另外，本控制器具有完善的保护功能，包括：太阳能电池防反冲、太阳能电池防反接、
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
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
智能型高效风光互补控制器的设计
第四章智能型高效风光互补控制器的设计 4.1 控制器的总体设计框图 智能型高效风光互补控制器的总体设计框图如图4.1所示，该控制器由主电路板和控制电路板两部分组成。主电路板主要包括不控整流器、DC/DC变换器、防反充二极管等。控制电路板中的控制芯片为PIC16F877A单片机，它负责整个系统的控制工作，是控制核心部分，其外围电路包括电压、电流采样电路，功率管驱动电路，保护电路，通讯电路，辅助电源电路等。 图4.1 风光互补控制器总体设计框图 4.2主电路设计 4.2.1主电路结构 控制器的硬件电路主体部分如图4.2所示。风力发电机输出的三相交流电接U、V、W，经三相不控整流器整流和电容C0稳压后给蓄电池充电。图中SP、SN分别为太阳能电池板的正、负极接线端子，D1为防反充二极管，其作用是防止蓄电池电压和风力发电机的整流电压对太阳能电池阵列反向灌充，确保太阳能电池的单向导电性。R0是风力发电机的卸荷电阻，当风速过高时，风力发电机输出电压大于蓄
电池过充电压，单片机输出脉冲（PWM ）来控制Q3开通，使多余的能量被消耗在卸荷电阻上，从而保护蓄电池。二极管D2和保险丝F1是为了防止蓄电池接反，当蓄电池接反时，蓄电池通过D2与F1构成短路回路，烧毁保险丝而切断电路，从而保护控制器和蓄电池。主电路中间部分是两个输出并联的Buck 型DC/DC 变换器，为了抑制MOSFET 管因过压、du/dt 或者过流、di/dt 产生的开关损耗，本设计的DC/DC 变换器采用具有缓冲电路的Buck 变换器。 图4.2 硬件主电路结构 4.2.2主电路参数设计 由图4.2可知，主电路是由两个互相独立输出端并联的Buck 电路组成，一路是光伏发电系统主电路，一路是风力发电系统主电路。 1. 光伏发电部分 实验中采用光伏电池组件的最大功率点电压为17.6V ，开路电压为21.6V ，一共使用了4块太阳能光伏电池，选择的太阳能光伏电池组件输出电压范围为60~90V ，参数设计指标如下： Buck 变换器的输入电压s V =60~90V ，输出电压48o V =V, 占空比 0.360.53D ≤≤，开关频率20f KHz =，输出电流平均值04I A =，纹波电流I ?不超过20%。 (1) 功率器件的选择 根据Buck 电路中开关管的电压应力要求[40]V T = V s ，即V T 等于最大直流输入电压90V ，考虑到需要留有一定的电压裕量，耐压值选用100V 即可，本文中功率器
风光互补控制器
升降压型Quick-MPPT风光互补（路灯系统）控制器使用说明书 型号: LCWS-BX LCWS-B1、LCWS-B2
安全注意事项 1. 非常感谢您购买我公司生产的控制器，请在安装及使用本产品前仔细阅读使用 说明书，并妥善保管。 2. 须有经验的技术人员进行安装操作，安装过程需严格按照本用户使用手册进 行，确保该产品能够正常工作。 3. 本产品应避免长期接触腐蚀性气体和潮湿环境。 4. 切勿将本产品放置在潮湿、雨淋、暴晒、严重灰尘、震动、腐蚀及强烈电磁干 扰的环境中。 5. 请勿打开本产品外壳自行维修。
目录 一、产品概述 (1) 二、型号说明 (2) 三、安装规程 (2) 四、液晶操作及显示说明 (4) 4.1按键说明 (4) 4.2显示内容说明 (5) 4.3 昼夜判断 (7) 4.4输出模式说明 (5) 4.5控制面板操作说明 (5) 五、保护机制 (13) 六、性能参数 (13) 七、常见故障及处理 (15)
一、产品概述 本控制器专为高端的小型风光互补系统而设计，适用于风光互补路灯系统和风光互补监控系统，其主要功能如下： 1)本控制器为高性能风光互补控制器，能同时控制风力发电机和太阳能电池对蓄电池进行充、放 电，充电时采用高分辨率的PWM方式对蓄电池进行限压、限流充电，有效延长蓄电池寿命； 2)带有精确转速检测及控制模块，可实时查看风机转速，并可根据设置的安全转速上限，实现超 速刹车。 3)带有两路直流输出接口，每路最大输出电流可达10A；用户可单独对每一路设置3种不同的输 出模式，分别为：光控开光控关、光控开时控关、常开。 4)带有风机MPPT（最大功率点追踪）功能。本系统运用领先的算法，可自动搜寻最大功率点， 实现风能到电能转换的最大化，经测试，本控制器较传统控制器最大能提高充电效率1倍以上。 5)带有定制LCD，用户可通过人机交互接口简单查看和设置控制器状态： 可查看项目有：蓄电池电压、风机转速、风机电压、风机电流、风机功率、光电池电压、光电池电流、光电池功率、第1路输出模式、第1路输出的关断时间；第2路输出模式、第2 路输出的关断时间、光控开电压点、光控关电压点、白天或夜晚指示、蓄电池电量状态、负载 状态，还有过压、欠压、过载、短路等故障状态。 可设置项目有：第1路输出模式、第1路输出的关断时间；第2路输出模式式、第2路输出的关断时间、光控开电压点、光控关电压点。 6)独特的太阳能充电电路，损耗小，发热低。采用开路卸载方式，有效延长太阳能电池寿命。 7)完备的安全保护功能，包括： u太阳能电池防反充保护 u太阳能电池防反接保护 u太阳能限流保护 u蓄电池过充、过放保护 u蓄电池开路保护 u蓄电池防反接保护 u负载过载、短路保护 u防雷保护 u风机限流保护 u风机超速保护 u风机自动、手动刹车保护 u控制器温度监测，过温保护 u负载过压保护 ※注：以上保护机制除蓄电池防反接保护以外，均不会损伤元器件。 8)外壳采用优质的铝合金，富有设计感，造型美观，散热性能优异。 9)采用优质工业级元器件、严格的生产工艺制造，能在寒冷、高温、潮湿环境长时间可靠运行。
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。
风光互补控制器使用说明
一、风光互补控制器(风光互补路灯控制器)产品功能与特点: 采用先进的MPPT功率跟踪技术,保证风能和太阳能的最高利用。 具有2路负载独立输出功能。 智能化软件控制，自动识别12V/24V系统。 具有负载过载保护功能。 具有负载短路保护功能。 具有浮充功能 智能滤除短时光照干扰功能 具有风力发电机智能停机系统 三种亮灯控制模式:光控模式,监控模式,光控+时控模式 时控模式下自动学习天黑、天亮时间，自动开灯至指定时长。 光控模式下根据光照度控制点灯。 监控模式可24小时控制输出。 具有晨亮功能。 可以设置各项运行参数。 大功率负载输出能力 大电流风能充电控制能力 大电流太阳能充电控制能力 二、常见问题及处理方法: 1 、风光互补控制器在带载工作中过载灯产闪烁。说明该路负载输出超过额定负载的10%，应检查负载是否超载。 2、风光互补控制器在带载工作中突然关闭输出，过载灯常亮。说明该路负载输出超过了额定负载的20%或者出现短路，应检查负载情况。 3、无充电，无显示：打开风光互补控制器上盖，检查风光互补控制器直流保险片是否熔断。当发现熔断，应首先检测蓄电池、太阳能电池板正负极是否接错，确认无误后更换同规格的直流保险片。 4、风力发电机不转：在风力较好的情况下，其它风力发电机运转正常，该风力发电机不转或转速很慢时，请观察风力发电机的尾舵方向是否与风向相同，检查风光互补控制器是否显示过压，若方向相同、风光互补控制器没有过压，尝试断开风光互补控制器与蓄电池连接，待风光互补控制器停止工作后再次连通蓄电池，风力发电机还是不转或转速很慢，尝试断开风力发电机与风光互补控制器的连接，风力发电机旋转正常，说明风光互补控制器的智能停机系统损坏，需要更换。 5、充电电压过高：蓄电池电压值高于充电过压保护电压上限的5%以上时，太阳能电池板或风力发电机用钳形电流表测量仍有充电电流，此故障可能是充电风光互补控制器损坏，需要更换。 三、产品多角度图片
风光互补控制器说明书(原始版)
风光互补控制器说明书(原始版)
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
风光互补(通用/路灯)控制器说明书 一、型号及意义 G W S xx yy □—○ ——————— 二、技术规格 系统电压(VDC) B、12V；C、24V；D、48V 额定负载电流（A）见型号yy 允许最大充电电流(A) 见型号xx 充电(V) 充电门限（V）B、14.2；C、28.4；D、56.8 （可设置）温度补偿系数（选装功能）-0．03V/（℃*12V） 负载1 欠压保护门限(VDC) 10.8（可设置） 欠压保护恢复门限(VDC) 13.2（可设置）负载2 欠压保护门限(VDC) 10.8（可设置） 欠压保护恢复门限(VDC) 13.2（可设置）空载电流 (mA) <40 电压降落(VDC) 太阳能电池与蓄电池之间< 0.5V 蓄电池与负载之间< 0.3V 外形尺寸(㎜) 参考重量(Kg) 显示方式：H为LCD显示方式； R为LED显示方式 电压等级: B-12V; C24V; D48V 最大充电电流安培数：50表示50A 每路负载输出额定电流安培数：10表示10A 光伏充电控制 风机充电控制 南京冠亚电源设备有限公司产品
使用环境温度 使用海拔(m) 适用蓄电池类型铅酸蓄电池 控制器工作方式PWM 注意：产品使用时必须先接入配套提供的泄荷器！！！ 三、主要功能和特点 1、使用灵活，即可用做风光互补路灯控制器，也可作为通用风光互补控制器。 2、有LCD和LED两种显示方式的机型可供选择。 3、可视化的人机对话界面：LCD或LED显示，按键或拔码进行设置和控制操作。 4、采用单片机实现了高智能化的控制，对蓄电池的充电进行科学化的管理。 5、两路路灯定时时间分别可设。 6、用做风光互补路灯控制器时，智能滤除短时光照变化，如闪电、短时遮蔽等的 影响,不会误开灯。 7、具有光控、双时段时控、可选择的天亮前二次开灯功能。天黑时光控制开灯（两 路同时开灯），第一定时器开始计时。在第一定时器定时时间满时关闭第二路灯 （负载二）同时启动第二定时器；在第二定时器定时时间满时关闭第一路灯（负 载一）天亮后既使定时未到也会关灯。若使用了天亮前二次开灯功能则自动记 忆前一日天亮时间，在天亮前会再次开灯约一小时（两路同时）。 8、蓄电池的充电电压门限值可进行设置，以便对不同特性的蓄电池进行合理的充 电管理。 9、具有温度补偿功能，在-38℃—60℃的范围进行-30mV/（℃*12V）的温度补偿。 以满足不同温度下蓄电池的充电特性。 10、独立的温度探头可放置在蓄电池有代表性的测温点上。以测得精确的蓄电池温 度。 11、温度探头的智能识别：当温度探头不接或损坏时，控制器可自动按25℃时的 参数进行充电管理。 12、在做通用控制器时，两路负载输出具有可独立设置的欠压保护门限和欠压恢复 门限，以满足不同负载的需求。 13、具有过流、短路保护功能，工作稳定可靠。当负载电流超过额定值时，过载指
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。
风光互补控制器功能说明
太阳能风能互补控制器 风光互补控制器功能特点 ?单片机智能化精确控制； ?过放保护设置，指示灯1； ?过载保护，短路保护锁定功能，指示灯2； ?防雷保护功能：光伏输入端有防雷保护功能； ?光电池组件反接、蓄电池反接、过充、过放、过载、负载短路等均可有效保护。风光互补路灯控制器已实现功能如下： ?光弱开灯：天黑自动开灯，天亮自动关灯。天亮后即使定时未到也会关灯。 ?智能滤除短时光照变化，如闪电、短时遮蔽等的影响。 ?双路控制器拨码开关设置： ? ?根据客户要求，L1开启之后L2延时开启时间由程序固定为30分钟 ?电池电压不足时，即使天黑也不会开灯。但是在前一天设定的关灯时间未到前如果 有风力充电到恢复电压，则路灯会自动打开，原所有设定仍有效。 ?亮灯方式：目前天黑后先以50%的亮度亮一个小时，然后100%亮三个小时，最后 一直以50%亮度亮到熄灯。现在计划改为天黑后以50%的亮度开始逐渐变亮，一 个小时后达到全亮，全亮3个小时后，开始逐渐变暗，一个小时后亮度减弱到50%，最后一直以50%的亮度亮到熄灯； ?参照其他的控制器，计划设计3~4种亮灯方式，用拨码开关由用户根据装灯地理位 置以及一年四季的不同选择不同的亮灯方式。 ?充电模式：当蓄电池电压小于14.5V时，充电每充10S暂停800mS。当大于14.5V 小于15V时，采用脉冲充电，充电电流根据蓄电池电压的高低调整。大于15V后 完全停止充电。 ?24V风机充电情况：由12V风机更换为24V风机后，充电效果明显；以安装到公 司楼顶为例：稍微有风时风机就可转动并有充电电流，无需升压；充电电流最大时 有6A、7A。安装到空旷的地方时，充电效果会更加明显。
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
风光互补控制器实验指导
风光互补控发电与并网实验平台指导手册
目录 实验一、风力发电实验 (3) 实验1-1 、风机特性曲线实验 (3) 实验1-2 、风机蓄电池充电实验 (4) 实验1-3、风机卸荷器实验 (6) 实验1-4、风能发电并网实验 (7) 实验二、光能发电实验 (9) 实验2-1 、光能发电特性曲线实验 (9) 实验2-2 、光能蓄电池充电实验 (10) 实验2-3、光能发电并网实验 (11) 实验三、风光互补实验 (13) 实验3-1、风光互补蓄电池充电实验 (13) 实验3-2、风光互补带蓄电池稳压并网实验 (14) 实验四、微并网实验 (15)
实验一、风力发电实验 实验1-1 、风机特性曲线实验 一、实验类型和建议学时： 实验类型：验证性实验 建议学时：2学时 二、实验目的： （1）熟悉风光互补控制器操作，了解实验台界面与软件； （2）了解风力发电原理； （3）了解风力发电的优缺点。 三、实验任务： （1）观察风机发电空载时的电压和电流； （2）观察风机发电运行负载时的电压和电流； （3）调节电子负载，观察电压和电流，并记录数据绘制曲线。 四、实验步骤： （1）接通实验台电源，打开电脑LABVIEW软件。
（2）切换至软件“自动模式”界面，点击启动，将风光互补 控制器运行。 （3）切换至软件“风电输入”界面，点击“风电输入”按钮， 将风电输入至风光互补控制器。 （4）点击“数据采集”按钮和“多曲线显示”按钮，记录 空载电压和电流值，点击绘制曲线观察电压和电流的特性曲线。 （5）点击“风光VI测试”按钮，启动电子负载。 （6）切换至“电子负载控制”界面，点击“输入”按钮 调节电子负载各个模式，再切换至“风电VI”界面，点击“数据采集”按钮，记录数据。 （7）点击“曲线绘制”按钮，绘制输入负载后的曲线，并与空载时的曲线进行对比。 实验1-2 、风机蓄电池充电实验 一、实验类型和建议学时： 实验类型：验证性实验 建议学时：2学时 二、实验目的： （1）熟悉蓄电池操作，了解实验台界面与软件； （2）了解风力发电原理； （3）了解风力发电的优缺点。 三、实验任务： （1）调节风光互补控制器PWM波占空比； （2）观察调节PWM波占空比后蓄电池电压和电流。