基于單片機的太陽能路燈市電互補逆變光伏

摘要：設(shè)計了一種實用的公園景觀路燈太陽能光伏控制器，以單片機為控制核心，實現(xiàn)了對路燈進行太陽能和普通市電自動雙路切換供電的功能。其中逆變器具備電路過流和過載保護功能，并可以根據(jù)負載變化選擇供電模式。
關(guān)鍵詞：太陽能；光伏系統(tǒng)；逆變器：單片機；蓄電池

0 前言
太陽能的利用在目前能源越來越緊張的情況下已經(jīng)是迫在眉睫的任務(wù)，而如何做到在成本控制的前提下實現(xiàn)太陽能的高效利用則是很多太陽能產(chǎn)品設(shè)計的宗旨。本項目是針對戶外和公園里普遍使用的路燈實現(xiàn)太陽能光伏控制，利用單片機控制電路實現(xiàn)對路燈太陽能供電和市電供電兩種方式，既能解決路燈的能耗問題，又實現(xiàn)了在光照不足的情況下由普通220V市電保障路燈的正常供電。

1 太陽能路燈光伏控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
圖1是本項目的結(jié)構(gòu)框圖，核心是單片機，主要組成部分是：太陽能電池控制電路、蓄電池充放電電路、逆變電路、單片機控制電路。

在本控制系統(tǒng)中，通過單片機對TL494脈寬調(diào)制(PWM)電路輸出的控制，改變PWM占空比從而實現(xiàn)對逆變電路輸出電壓的調(diào)節(jié)。當太陽能電池板正常工作時，蓄電池處于充電狀態(tài)，負載工作所需電壓由蓄電池輸出經(jīng)逆變后得到，若外界光照不足而蓄電池充電電壓低于設(shè)定低值時，控制器直接接通220V交流電供負載使用，確保在任何情況下都不會出現(xiàn)路燈不亮的情況。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
在本控制器中，硬件電路設(shè)計是關(guān)鍵，主要包括四個部分：太陽能電池板控制電路設(shè)計；蓄電池檢測電路設(shè)計；逆變電路設(shè)計和單片機控制電路設(shè)計。
2．1 太陽能電池板控制電路
太陽能電池板控制電路是實現(xiàn)對路燈太陽能供電的核心，當有光照時通過太陽能電池板實現(xiàn)對蓄電池的充電，在蓄電池可工作的情況下，路燈的照明由蓄電池提供。

2．2 蓄電池檢測電路設(shè)計
蓄電池在太陽能電池板工作的情況下由電池板提供充電，當路燈需要點亮時，蓄電池的直流電經(jīng)過逆變器逆變后變?yōu)樨撦d所需的等量交流電供負載使用。每組蓄電池的供電電壓為12V，根據(jù)路燈功率的大小可有多組蓄電池組成，蓄電池之間采用串聯(lián)的方式。充電控制電路具備電池電壓檢測功能，當蓄電池組電池電壓低于預(yù)定值時，由太陽能電池板開始對蓄電池充電，當充電飽和后實現(xiàn)恒壓恒流維持蓄電池的動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。當負載需要供電時，蓄電池形成的直流電經(jīng)過逆變電路逆變后變?yōu)榻涣麟姽┴撦d使用。