獨立光伏照明中的能量管理研究

　　光伏照明系統(tǒng)采用高壓鈉燈作為照明光源。根據(jù)高壓鈉燈的負載特性，系統(tǒng)中實現(xiàn)了一個高頻逆變電源以及與之配合的高頻電子鎮(zhèn)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(tǒng)實現(xiàn)的高壓鈉燈照明供電電路結構框圖。其中高頻電子鎮(zhèn)流器的原理示意圖如圖5所示。通過在鎮(zhèn)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(zhèn)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(zhèn)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(zhèn)流器電路能夠穩(wěn)定、高效工作。

　　6 試驗結果

　　對上述設計的獨立光伏照明系統(tǒng)進行照明試驗，系統(tǒng)工作穩(wěn)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(zhèn)流器相比，整體效率可提高約4%。

　　高頻電子鎮(zhèn)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(zhèn)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(tǒng)較好的實現(xiàn)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(tǒng)已經在北京同方廣場連續(xù)穩(wěn)定工作12個月，驗證了該能量管理系統(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)。試驗和運行結果表明，與現(xiàn)有光伏照明系統(tǒng)相比，應用此控制器的獨立光伏照明系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①通過充電狀態(tài)的太陽能電池MPPT控制，提高了系統(tǒng)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(zhèn)流電路，實現(xiàn)了功能性照明；③通過檢測外部環(huán)境狀態(tài)和蓄電池能量，選擇系統(tǒng)工作狀態(tài)，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的自動、穩(wěn)定運行。