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最大极限提高太阳能LED路灯能效及降低成本

来源:http://www.0769disc.com 编辑:ag88环亚娱乐 时间:2019/02/18

  最大极限提高太阳能LED路灯能效及降低成本

  近年来,业界越来越重视运用可再生的清洁动力太阳能进行大街照明。典型太阳能大街照明体系由太阳能电池板、充电操控器、蓄电池、光源以及灯杆等组成,如图1所示。而在照明光源方面,阅历了从白炽灯到荧光灯和高强度气体放电灯(HID)等三个重要阶段,如此前荧光灯和HID均已被用于太阳能街灯。



图1:典型的太阳能供电大街照明体系示意图。

  相比较而言,发光二极管(LED)被视作照明光源的第四个重要阶段。LED具有着高能效、超长作业寿数、低直流电压作业、宣布指向光、能够供给多种颜色及白光、细巧、具有固态器材的强固性、不含汞等很多优势,因而,业界越来越多地将LED用于太阳能大街照明。且LED的能效及光输出功用已大幅进步,揭露声称的最强白光LED研制才能现已到达132至136流明/瓦(lm/W),这种能效水平现已高于传统的荧光灯和HID金属灯。特别是到2008年,白光LED已完成大批量商业化出产,为LED更大规划地进军太阳能街灯运用打开了大门。

  选用最大峰值功率追寻技能进步太阳能板能效

  关于太阳能街灯而言,进步太阳能电池板的光电变换能效(现在仅为约30%)十分重要。太阳能电池板的电压-电流(V-I)特性曲线出现非线性和可变性,要从中汲取最大量的电能十分困难。这需求太阳能LED街灯的充电操控器及其它相关电子电路(一般选用微操控器来完成)尽可能选用有用的操控办法以进步能效,然后发挥最大优势。

  根本型的充电操控器规划用于维护电池免受过充或欠充影响,并避免反向电流。脉宽调制(PWM)型操控器会操控对电池充电的电量,并可完成细流充电(trickle charge),然后维护电池并延伸运用寿数。而最新支撑最大峰值功率追寻(MPPT)功用的操控器能对太阳能电池不断改动的V/I特性曲线供给补偿,优化太阳能电池的功率输出,进步能效,并使蓄电池充电至优化电量。

  详细而言,当咱们实际上无法改动负载时,MPPT功用使太阳能电池以为负载正在发生改动;经过这种方法,MPPT诈骗太阳能板输出期望所得到的电压和电流,然后答应更多电能输入至蓄电池。

  安森美半导体针对太阳能板电池充电操控运用解决方案,其中心选用CS51221增强型电压形式PWM操控器,支撑最大峰值功率追寻,输入电压为12至24 V,输出电流为12 V@2 A,并供给可调理逐脉冲限流、输入欠压确定和输出过压确定等维护特性。该操控器供给辅助输入端,用于长途传输和监控;能够习惯功率高至90 W的太阳能板运用。

  图2:安森美半导体CS51221操控器的太阳能板充电操控运用示意图

  在运用电路中,需求针对CS51221挑选适宜的拓扑结构。所挑选的拓扑结构要能够在一个蓄电池的情况下将太阳能板输出电压降至12 V,而在有两个或多个蓄电池情况下,也能容易修正,支撑升压至24 V。 CS51221自身能够装备为正激、反激或升压拓扑结构。安森美半导体针对太阳能板充电操控运用所推出的参阅规划中,挑选的是反激拓扑结构。

  在运用中,经过在ISET引脚动态地调理电流约束,然后完成最大峰值功率追寻功用。一旦输入电压逐脉冲下降,电流约束就会被下降,直至输入电压康复。这种方法消除了运用价格昂贵的微操控器(MCU)的需求。这样完成的充电操控器会发现峰值功率点并进行动态调理,使其契合不断改动的电源特性。

  经过选用最大峰值功率追寻技能,能够有约30%的额定电荷从太阳能板传输至蓄电池,这样就能够使太阳能街灯体系选用尺度更小的太阳能板。如在取得相同电能的情况下,能够选用带MPPT功用的60 W功率太阳能板来代替选用根本充电操控器的90 W功率太阳能板。依照输出每瓦电能需求约价值4美元的太阳能板来核算,功率削减30 W所带来的太阳能板本钱节约就可到达120美元,然后带来明显的本钱下降收益。