智能小區太陽能路燈的設計

　　根據式（ 1） ，13. 5 V、480 F 的電容器充電時間為（ 充電電流為10 A）

　　可以看出其充電時間是很短的，便于系統快速充電。

　　超級電容的放電時間由公式：

　　得到：

　　如果放電截止電壓為3. 5V，則放電時間為：

　　由式（ 2） 可以看出，超級電容器的儲能對負載放電可以達到1. 6 h，延長了系統的供電時間。

　　4. 太陽能控制器的設計

　　太陽能路燈系統作為一種小型光伏系統，其控制器自身損耗電流應小于額定工作電流的1%，系統控制器電路的設計都選擇了低功耗元器件，采用的是由集成運放構成的電壓比較器作為控制電路，這種電路簡單可靠、維護方便、成本低并且電路本身功耗也極低，是一種匹配性很好的電路。這種電路的關鍵是針對蓄電池的充放電特性設計一個比較好的電壓回差，同時元器件的選擇要可靠，再加上發光二極管構成的充放電狀態指示電路，便成了一個具有實用功能的控制器電路，具有防蓄電池過放電、過充電功能。

　　控制系統在光伏控制器和充電控制器基礎上增加了超級電容，跨接在直流母線和地線之間，以便穩定直流母線的電壓，并緩沖光電池提供的過大能量，然后放電給蓄電池，再提供給負載。

　　光伏控制器在設計時通常采用升壓電路，產生比光伏電池板兩端更高的電壓，以利于向蓄電池充電，同時也克服了傳統電路中防倒灌二極管將蓄電池電壓鉗位在12 V 的弊端。但當光照不足時，若要使蓄電池能夠繼續充電，該控制電路會導致光伏電池的工作點脫離最大功率輸出點，會使得光伏路燈系統的發電效率下降。因此設計控制系統時需預設弱光段的閾值，以實現在弱光下能通過超級電容緩沖來保證蓄電池正常充電的目的。

　　若直接采用光伏電池對蓄電池充電，當光照較弱且存在其他干擾因素時其輸出電壓會不穩定，導致光伏電池在充電時難以保持在充電最小電壓上，最后導致系統在該光照范圍內不能對蓄電池正常充電。系統通過采用超級電容，把陰天時太陽電池的不穩定的輸出能量蓄積起來，等到滿足一定的電壓條件時，通過升壓電路把超級電容中的能量釋放到蓄電池，升壓電路圖如圖2 所示。這種采用超級電容的方式可以提高在太陽光照射不強時的發電效率。

圖2 充電升壓電路

　　LED 的控制電路比較簡單，直流驅動即可，且其壽命可達10 萬h。但是，驅動電流的大小在很大程度上影響著LED 的壽命，如果電流太大，則可能引起LED 光衰現象嚴重，且壽命減少。故必須合理設計其驅動電路，如圖3 所示為用BUCK電路實現的LED 恒流控制電路。

圖3 LED 的恒流控制電路

　　5. 防雷接地的設計

　　LED 路燈的工作電壓為12 V，屬于安全電壓，不做電氣保護接地。但LED 路燈金屬燈桿應做防雷接地，接地電阻經測試為8 Ω，符合要求。

　　太陽能路燈照明系統的配置。

　　本智能小區的一盞太陽能路燈的系統基本配置如表2 所示。

表2 太陽能路燈系統的基本配置

　　三、結束語

　　智能小區太陽能路燈系統投入運行后，10 W的新型LED 光源足夠用來照明，超級電容的應用能夠保證給蓄電池合理充電，提高了充電效率，延長儲能元器件的壽命，特別是陽光不太充足的時候，系統能夠更好地存儲能量，其儲能可以連續供照明燈具使用7 天。系統的設計始終遵循智能建筑“節能和環?！钡睦砟睿瑧昧颂柲?、長壽命的LED 光源和超級電容。如果再增加25 只超級電容器，則電容儲能可以供給路燈一天的照明，隨著超級電容容量的擴大和價格的降低，將其用做儲能元件是可行的，智能小區的太陽能路燈系統也是對超級電容器應用的一個嘗試。