太陽能電源低壓鈉燈智能控制器的設計

摘要：設計一種采用低功耗單片機P87LPC767作為控制回路核心，低壓鈉燈為負載的太陽能電源智能控制器。系統在P87LPC767單片機的控制下，能將太陽能電池方陣轉換的直流電進行有效存儲和合理使用，具有環保節能的雙重效果。實現了充放電過程的自動控制功能，防短路、防過栽、防反接、充滿和過放自動關斷、恢復等保護功能，以及具有充電指示、蓄電池狀態、負載及各種故障指示等功能。最后結合實驗證明了該智能控制器系統運行穩定可靠。
關鍵詞：P87LPC767；低壓鈉燈；太陽能；控制器

近年來再生能源技術廣受重視，而太陽能發電由于有先進的電力電子技術輔助，已成為極具潛力的再生能源之一。低壓鈉燈(LPS)作為光效最高和光衰較小的光源，是道路照明光源的最佳選擇，與太陽能光伏系統結合應用，節能效果更顯著。當前市場上已有各種各樣的針對不同類型負載的太陽能電源智能控制器產品，但目前采用高(低)壓鈉燈為負載而設計的控制器很少，本文為了區別于其他太陽能電源控制器，采用低壓鈉燈作為負載。太陽能強度受各種因素(季節、地點、氣候等)的影響而不能維持常量，導致太陽能綜合利用系統受日照、溫度、使用負載變化等條件影響比較大，使系統非線性較強，加大系統的控制難度。為了實現電源和負載之間穩定、高效工作，提高供電質量，同時對系統中蓄電池循環充放電和充放電深度加以合理控制，而且延長蓄電池使用壽命，需要借助于設計一種高效、可靠的、智能的太陽能電
源充放電控制器來完成這些工作，使充電及開／關過程采用光控自動控制，無需人工操作，工作穩定可靠，節省電費，免維護。因此，開展低壓鈉燈的太陽能電源智能控制器的研究具有重要意義。

1 系統結構
獨立型太陽能光伏系統主要由太陽能電池方陣、蓄電池組、控制器和負載組成。其組成框圖如圖l所示。

分析太陽能綜合利用系統的構成可知，負載以太陽光為能源，白天太陽能電池組件／方陣采集電能，鉛酸蓄電池儲存電能，通過控制器的合理控制，晚上為負載提供電能，使用時間和工作模式可以靈活設置。開發了一套小型光伏系統的低壓鈉燈太陽能電源控制器，其中，蓄電池為24 V，負載是36 W的低壓鈉燈，單路負載輸出。

2 系統硬件設計
該智能控制器裝置硬件部分具有3個接口：一個用于同太陽能電池方陣接口，一個用于同蓄電池接口和一個用于同低壓鈉燈負載接口。控制器整體結構設計框圖如圖2所示。虛框內為控制器部分。