獨立光伏照明中的能量管理研究

　　光伏照明系統采用高壓鈉燈作為照明光源。根據高壓鈉燈的負載特性，系統中實現了一個高頻逆變電源以及與之配合的高頻電子鎮流器，不僅消除了工頻噪音、提高了照明效率，還有效地減小了控制器的體積和重量。

　　圖4是系統實現的高壓鈉燈照明供電電路結構框圖。其中高頻電子鎮流器的原理示意圖如圖5所示。通過在鎮流電感T1耦合的線圈N2上加上固定時間間隔的直流脈沖，在N1繞組上感應出3000V以上高壓，將燈啟輝。燈點燃后，電流感應器T2感應高壓鈉燈電流，產生電流檢測信號，關斷啟輝放電電路。鎮流電感采用高頻磁芯繞制。提高頻率的同時也大大減小了所需鎮流器的電感量，從而減小了它的體積和損耗。試驗證明，整個高頻電子鎮流器電路能夠穩定、高效工作。

　　6 試驗結果

　　對上述設計的獨立光伏照明系統進行照明試驗，系統工作穩定后，蓄電池輸出功率P=274W，燈的功率PLAMP=252W，效率h?92.0%。與使用普通鎮流器相比，整體效率可提高約4%。

　　高頻電子鎮流器工作的試驗波形如圖6所示。其中（a）為啟輝脈沖電壓波形；（b）為正常工作時高壓鈉燈的電流波形。由圖可以看出，高頻電子鎮流器在啟輝時可輸出3000V，1ms寬的高壓脈沖，從而可以將燈可靠啟動；高壓鈉燈啟動后，其電流頻率為50kHz，超出音頻范圍，從而消除了音頻噪音。

　　試驗還記錄了7h的充電中，充電電路在快充、過充、浮充3個階段中轉換過程中的電流、電壓波形，如圖7所示。從圖中可以看出，系統較好的實現了本文所述的能量管理控制。應用此能量管理策略的獨立光伏照明系統已經在北京同方廣場連續穩定工作12個月，驗證了該能量管理系統的穩定性。

　　7 結論

　　本文研究一種新型獨立光伏照明能量管理系統。試驗和運行結果表明，與現有光伏照明系統相比，應用此控制器的獨立光伏照明系統具有以下優點：①通過充電狀態的太陽能電池MPPT控制，提高了系統充電效率；②采用高效、無噪音、無頻閃的高頻高壓鈉燈電子鎮流電路，實現了功能性照明；③通過檢測外部環境狀態和蓄電池能量，選擇系統工作狀態，實現了整個系統的自動、穩定運行。