新型基板封装的风光互补LED照明控制器设计
电子教案与课件：风光互补系统 模块四 风光互补LED道路照明设计
模块四风光互补LED道路照明设计、安装与调试项目一、风光互补LED道路照明设计应用实例及布灯原则
一、任务导入
二、相关知识
学习情境LED道路照明设计
三、项目实施--LED路灯照明设计实例
四、知识拓展---布灯原则
五、思考与练习
项目二、风光互补发电系统防雷接地知识和设计
一、任务导入
二、相关知识
学习情境1风光互补发电系统防雷知识
学习情境2风光互补发电系统接地知识
三、项目实施
（一)防雷的设计
（二）接地设计
四、知识拓展----低压配电系统接地方式的分类
五、思考与练习
项目三风光互补路灯的安装与调试
一、任务导入
二、相关知识
学习情境1安装准备
学习情境2基础施工
三、项目实施---风光互补路灯安装与调试
四、知识拓展----风光互补路灯安装工程验收标准
五、思考与练习。
风光互补发电的节能LED灯控制系统设计
风光互补发电的节能LED灯控制系统设计郭金建;雷鸣意【摘要】针对现行楼道灯控制方法中“开灯早、关灯晚、或者开灯晚、关灯早”的不合理的浪费情况,设计了以热释电人体红外和光敏三极管为控制源,以风光互补发电模块为电源部分的节能LED楼道灯控制系统.系统硬件主要包括热释电人体红外模块、光照强度检测模块、LED灯驱动模块和风光互补发电控制系统模块.该系统利用人体发出的特定波长的红外线来检测行人并结合光敏三极管来控制LED灯,实现设计要求.【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2015(015)001【总页数】3页(P46-48)【关键词】LED灯;热释电人体红外;光敏三极管;风光互补【作者】郭金建;雷鸣意【作者单位】山东科技大学电气与自动化工程学院,青岛266590;华澳融信投资管理有限公司【正文语种】中文【中图分类】TP271随着控制技术的迅速发展，越来越多的控制技术被应用于照明工程。
目前，高层楼道灯开关控制方法多为“钟控+光控”或“声控+光控”方式。
“钟控”不适用于天气突变与季节变化等自然情况，而“声控”在医院、学校、图书馆等需要安静的场所不太适用，因此两者均不能实现控制开关灯的合理化、人性化和科学化。
开灯早、关灯晚，或者开灯晚、关灯早的现象，会造成电能大量的浪费。
近年来，由于人们对能源、环境问题的日益关注，太阳能、风能越来越受到人们的重视。
由于阴雨天常常伴随着大风，利用这一互补现象能有效地解决单一发电不连续的问题，提高了发电系统的可靠性。
在蓄电池对外提供功率不足时，系统能自动切换到市电供电，保证了所设计电路供电系统的可靠性。
再配合以“热释电人体红外+光控”，可以有效地节约能源。
LED灯系统结构如图1所示，主要包括风、光发电模块、控制模块(STM32)和负载模块(LED灯)。
其中，控制模块分为以STM32为核心的风光互补控制模块和LED灯控制模块。
此外还设计了市电备用电路，在因特殊情况导致蓄电池不能对外供电，或蓄电池和风力发电提供的功率之和小于负载消耗功率时，由系统切换到市电供电。
风光互补式LED路灯设计方案
风光互补式LED路灯设计方案设计者：黄钜海(浙江科技学院建筑工程学院，杭州，310023) 一、设计概述风光互补式LED路灯功能特点：1、风光一体，互补性强，稳定性高2、适用范围广泛、适应性强、实用性强3、一次性投入、持续性产出、使用寿命长:4、对环境不产生任何污染、绝对绿色环保5、性能稳定，故障率低为保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。
风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中上部，详见上图。
具体配置方案如下：灯杆高度：10米，灯具离地8米，灯杆间距25米灯杆材质：Q235优质钢结构标准灯杆（热镀锌/喷塑）太阳能光伏组件：100W|风力发电机：额定功率300W 启动风速s,额定风速10m/s光源：60WLED灯蓄电池：地埋式磷酸铁锂电池100AH控制系统：智能升压型，微电脑智能控制、防过充、过放、防潮、输出短路保护及光控+时控自动开、关灯。
工作时间：10小时/天，前5小时全亮，后5小时半功率亮；阴雨天连续工作3-7天工作温度：-20℃~+45℃相对湿度：20%--90%。
部件、型号及规格数量备注风力发电机GARDENSON-300W /24V 1台低风速型风力发电机太阳能电池板<100W/24V2块单晶硅蓄电池100AH/24V 2只磷酸铁锂电池光源及灯具"HY720LD60W1套华豫新能源LED路灯风光互补路灯控制器SN400-24 1只带卸荷保护装置自立式路灯灯杆成套·灯高8米、杆高10米1套含地脚笼、太阳能支架附件电缆等）二、详细说明风力发电机风机是风光互补路灯的标志性产品，风机的选择最关键的是要风机的运行平稳。
灯杆是无拉索塔，最担心因风机运行时的振动引起灯罩和太阳能支架的固定件松脱。
选择风机的另一个主要因素就是风机的造型要美观，重量要轻，减小塔杆的负荷。
这里选用嘉顿雄GARDENSON 牌GARDENSON-200W/300W型风机】技术参数：300W 起动风速：（m/s）额定风速：12（m/s）切入风速：s 额定电压：24V 额定功率：300W 最大功率：400W 风叶直径: m 风叶数量: 6（pcs）整机重量: 10kg 大风保护：泄荷及电磁制动工作温度: -20℃至40℃海拔高度：≤4500m（额定工况海拔高度为1000m）最大风速：≤35m/s电机选用60W国际先进的永磁式发电机，动平衡好、切割磁力线佳效率高，低速性能好，2级风就能发电。
基于风光互补LED节能路灯控制系统的设计
基于风光互补LED节能路灯控制系统的设计摘要：大部分道路路灯采用恒亮照明方式，造成严重的浪费，本设计通过调节PWM占空比来调节LED亮度的调节，根据需要调节路灯的亮度。
本设计对路灯进行智能控制及节能研究有着积极的意义。
关键词：风光互补，LED 智能路灯，单片机引言风能和太阳能是可再生的绿色能源，各国为进行研究和利用都投入了巨额资金。
嘉兴市位于杭嘉湖平原的中心地带，而且冬夏季风交替显著，季风特征明显，风力资源丰富。
因此高校路灯智能调节亮度并采用风光互补LED节能路灯一种非常好的节能方案。
1控制系统整体方案本设计包括风光互补和LED亮度智能调节，两系统共用一个控制器，风光互补系统主要是将太阳能和风能进行有效结合，并且把电能存储在蓄电池中，通过控制蓄电池实现对LED路灯的供电时间和亮度控制。
同时加入市电接入，保证LED路灯的正常使用。
2节能道路路灯系统结构在风光互补系统种，白天主要是风力和太阳能光伏同时发电，这时系统的电能来自于太阳能光伏板和风机产生的电能；夜间，太阳能光伏板无法发电，因此主要依靠风机进行发电。
本设计对电能的存储使用蓄电池存储，并对路灯进行供电。
控制器是系统中最重要的，它决定了整个系统的性能的优劣，它的功能是对电能进行管理以及控制。
系统结构框图如图1所示。
图1系统结构框图3节能道路路灯控制系统设计3.1智能控制器硬件电路设计智能控制器的设计是本课题的重点。
控制器的设计方案直接影响着系统的整体性能。
根据系统的特点，智能控制器使用单片机STC89C52RC来实现，该单片机具有高速、低功耗、超强抗干扰的优点，在8位单片机中性能优异。
3.2光信号采集模块设计在本设计方案中，如果出现阴雨天气，光照强度不足需要自动开启路灯，是根据光信号采集模块来对外界光照强度进行判断，本设计使用光敏电阻作为传感器。
光敏电阻的阻值随着外界光照强度的变化而变化，使得采集的电流大小发生改变，采用LM358作为运算放大器对电路中的电流进行放大，在通过A/D转换器将电信号传回到单片机之后，控制器通过判断电信号阈值来决定是否打开还是关闭路灯。
风光互补LED路灯控制器的设计
风光互补LED路灯控制器的设计摘要：本文介绍了风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势；以及介绍了风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理。
關键词：风光互补；工作原理；技术结构一、风光互补的概念及技术原理风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能单晶硅电池板、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。
是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。
二、风光互补的技术构成（一）发电部分：由1台风力发电机和太阳能电池板组成，完成风一电；光一电的转换，作。
（二）蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。
（三）风光互补控制器：集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪，自动泄荷，过充过放保护功能于一体，对负载进行全方面的控制。
（四）负载部分：本项目由于未使用逆变器，所以直接使用直流LED照明灯作为负载。
三、风光互补控制器（一）风光互补控制器的概述。
风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。
充分利用风能和光能资源发电，可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡的情况。
设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，而且还提供了强大的控制功能。
集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪，自动泄荷，过充过放保护功能于一身，性能稳定可靠。
（二）风光互补控制器的特点及功能1.风光互补控制器的主要功能（1）白天对太阳能电池板的电压和电流进行检测太阳能电池板最大输出功率点，使太阳能电池板以最大输出功率给蓄电池充电，并控制太阳能电池对蓄电池进行充电的方式；（2）控制光电互补自动转换，晚上控制蓄电池放电，驱动LED负载照明；（3）对蓄电池实行过放电保护、过充电保护、短路保护、反接保护和极性保护；（4）控制LED灯的开关，通过对外环境监测，可以控制LED 灯开灯、关灯时间。
低功率风光互补LED控制器设计分析
低功率风光互补LED控制器设计分析摘要：本文主要根据普通的风光互补的控制器效率较低与耗电的一些缺点，以MEGA16的单片机做为控制的核心，利用最大功率的点跟踪技术，设计出一款新的风光互补的路灯控制器。
先介绍了关于风光互补的控制系统，最后设计出系统硬件的电路与软件的流程，蓄电池使用的是自适应的智能控制的三段式充电的方法。
结果显示，该控制器的运行稳定，比普通控制器的效率提高10%，可以小幅度地提高系统发电的效率。
关键词：低功率；风光互补；LED；控制器1 引言缓解关于石化能源的消耗和污染环境问题有效的方法是利用可再生的能源，综合地使用和开发可再生的能源利于保护环境，推进社会可持续发展。
在能源开发与利用当中，在我国主要以煤炭和石油一些化石的资源为主，在开发绿色的可再生能源方面有所欠缺。
对于日益严重的污染问题和资源枯竭的问题，风能与太阳能因为储量丰富，安全且清洁无污染优势日益被人们得到关注。
在目前，风能与太阳能应用的领域非常广泛，例如可在海岛或者高速公路的路灯供电，可以应用到无人区的通讯基站以及海上的航标，其效果较好，在改善关于偏远地区的居民的生活质量方面也起到非常重要的作用。
在照明的领域，在离网的地区风光互补的发电系统发挥着非常重要作用，其与LED结合可发挥对于绿色能源最大的效益。
本文结合了西藏昌都的太阳能路灯的项目对风光互补的系统控制器进行设计，对风能与太阳能实现最大功率的控制，并且管理与保护蓄电池，在一定的程度上来提高效率。
2 风光互补的路灯的控制系统风光互补的路灯的控制系统由太阳能的电池，风力的发电机，不可控的整流的AC/DC的模块，风光互补的控制器，蓄电池组以及直流的负载等构成。
风光互补的控制器在整个控制的系统中是核心，它的工作状态和性能直接会使路灯的系统工作的效率受到影响以及各个模块的工作的寿命，特别是蓄电池工作的寿命。
蓄电池工作的寿命与放电的深度，工作的电压以及温度有非常大的关系，因此对控制的策略与系统关键的参数都要有很高要求。
基于风光互补型的智能LED路灯控制器的设计
基于风光互补型的智能LED路灯控制器的设计吴兴昊;张晓力;许中阳;付俊英;范怡然【期刊名称】《数字技术与应用》【年(卷),期】2016(000)010【摘要】Based on the major components of solar street lighting system is analyzed, introduced a single-chip-based technology to LED as light source, ZigBee wireless sensor network for data transmission scenery complementary street light control system in each of the system through streetlights controler instalation ZigBee wireless sensor network transmitters to build wireless networks colect street working conditions, and on the basis of the colected data out manual or inteligent analysis, enabling solar hybrid street lighting system inteligent monitoring and management.%本文通过对太阳能路灯照明系统的各主要组成部分进行分析，介绍了一种基于单片机技术、以LED为发光源、ZigBee无线传感网络进行数据传输的风光互补型路灯控制系统该系统通过在每一盏路灯的控制器安装ZigBee无线传感网络发射器从而构建无线网络实现路灯工作状态的采集，并在此基础上对采集出来的数据进行人工或智能分析，从而实现对风光互补路灯系统的智能监控和管理。
风光互补控制器设计思路,基于单机控制
风光互补控制器设计思路
风光互补控制器主要功能是控制风力发电机与太阳能电池板发出来的交直流电，完成对蓄电池充放电控制和各种负载的控制，风电部分主要是整流后的风电输入电压、风电输入电流采集。
光伏部分主要是光伏输入电压、光伏输入电流的控制。
主要性能是风力发电机发出三相电，经过整流滤波得到直流，光伏通过太阳能电池板直接得到直流，两路直流电源先经过mos管模块，通过pwm与MPPT技术给蓄电池充电，期间要监测电压、电流和温度，并通过模数转换到单片机，经单片机处理将相关信息在液晶屏显示。
采用单片机控制最大功率点的跟踪（mppt）控制，实现环境资源处于最大利用率。
蓄电池为模拟直流负载模块、感性负载模块和LED模块供电。
系统提供保护模块，卸载模块，防雷浪涌模块和蓄电池过放保护功能模块等。
风光互补控制器实验箱设计要求每个模块相对独立设计，而每个模块又是相互关联的，功能模块经连接组合一起要构成一个完整的“风光互补控制器”并实现相关功能，同时可完成如下实验内容项目。
整体模块框图：
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风光互补路灯控制器设计
-风光互补路灯控制器的研究与设计摘要无论是时代的发展还是人们生活的所需，都不可避免的要使用能源，然而如今能源消耗十分巨大且难以减少，旧的煤，石油，天然气等一次能源终会耗尽，因此需要尽快开发利用新能源。
其次新型清洁能源由于对环境产生的危害极小，所以其开发显得更加重要。
此次对风光互补控制器的研究，便利用了太阳能和风能，它们对环境无害且储量大。
以单片机STC89C52为主，外设器件为辅，将上述两种能源转换成电能，为路灯供电产生照明。
本设计包含的器件主要有LED灯，太阳能电池组，风力发电机，太阳能专用蓄电池，风光互补控制器等。
设计的路灯工作时有两种模式，分别是自动工作模式和手动工作模式；自动工作模式下路灯可以根据光照强度自动打开或关闭路灯，手动工作模式则是用户开关电灯。
关键词：太阳能风能互补；路灯；STC89C52abstractNo matter the development of the times or the needs of people's life, it is inevitable to use energy. However, today's energy consumption is very huge and hard to reduce. The old primary energy such as coal, oil and natural gas will eventually be exhausted, so it is necessary to develop and use new energy as soon as possible. Secondly, the development of new clean energy is more important because of its little harm to the environment. In this study, solar energy and wind energy are used conveniently. They are harmless to the environment and have large reserves. With STC89C52 as the main chip and peripheral devices as the auxiliary, the above two kinds of energy are converted into electric energy to supply power for street lamps and generate lighting. This design includes LED lights, solar cells, wind turbines, solar batteries, wind complementary controller and so on. There are two working modes in the design of street lamp, which are automatic working mode and manual working mode. Under the automatic working mode, street lamp can be turned on or off automatically according to the light intensity, and the manual working mode is that the user switches on and off the electric lamp.Key words: solar energy and wind energy complementary; street lamp; STC89C52目录第一章绪论1.1课题背景及其意义1.2 国内外的能源状况1.3本文的主要研究内容及论文结构安排第二章中心论点第三章硬件电路的设计3.1系统的功能分析及体系结构设计3.1.1系统功能分析3.1.2系统总体结构3.2模块电路的设计3.2.1 STC89C52单片机核心系统电路设计3.2.2 高亮LED灯照明电路（低电平有效）设计3.2.3 GMDZ光敏电阻传感器模块电路设计3.2.4 二挡拨动开关检测电路设计3.2.5 太阳能发电电路设计3.2.6 风能发电电路设计3.2.7 TP4056锂电池充电模块电路设计3.2.8 USB-5V升压模块电路设计3.2.9 完整电路图设计3.3小结第四章系统软件设计4.1 编程语言选择4.2单片机程序开发环境4.3 Keil uVision4软件开发流程4.4 程序流程图4.5 小结第五章总结致谢参考文献第一章绪论1.1课题背景及其意义众所周知，能源一直是困扰着人类发展的一个重要问题，尤其是现在我国正在工业发展的一个重要时期，然后慢慢的过渡到服务业为主的国家，所以能源消耗巨大。
风光互补智能照明系统的设计
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安全管理中计算机信息化系统的应用分析
□彭 栋
【内容摘要】安全管理是我国生产管理的主要内容，与企业发展和生产密切相关，基于现如今的数字化发展，企业安全管理体系 的构架，需要积极实现信息化和网络化，通过互联网技术、计算机技术以及大数据等信息技术，构建起完善、规范的 安全管理体系，借助计算机信息化系统的应用和完善，有利于为安全管理决策提供科学、可靠和全面的数据，规避 安全风险。由于企业管理都逐步将信息技术应用到企业工作和管理，随着互联网安全问题的重视，企业面临的安 全风险也逐步增加，为避免互联网安全风险对企业的影响，就要健全计算机信息化系统。本文从安全管理的作用 和意义入手，分析计算机信息化系统应用的作用和有效途径，为企业安全管理体系中计算机信息化系统应用制定 有效建议。
【关键词】风光互补； 智能照明； 系统设计 【基金项目】本文为江苏省大学生创新创业训练计划项目“风光互补 IOT 型节能照明装置的研究”（ 编号： xdc2018003） 成果。 【作者简介】赖程（ 1997 ～ ） ，男，江西宁都人； 南通理工学院电气与能源工程学院学生； 研究方向： 数字信息处理 【通讯作者】耿丽（ 1978 ～ ） ，女，江苏宿迁人； 南通理工学院电气与能源工程学院讲师，工程师，硕士； 研究方向： 应用电子技术
在物联网技术的基础上，供电部分是采用风光互补直流 的 12V 蓄电池进行充电，并用降压模块将 12V 直流电变为 3. 3V 和 5V 直流电供电给 LED 灯照明系统，除却风力发电组 件，光伏组件，以 及 蓄 电 池 组 以 外，还 有 智 能 控 制 器 以 及 网 关、单片机、蓝牙和继电器模块。所以，基 Android 手机端的 蓝牙模块构建风光互补路灯照明智能系统的设计，利用智能 手机的蓝牙模块实现智能化系统开发，可有效实现对供明系 统的优质化、科学性控制，便于系统照明体系的智能化控制。
风光电互补LED节能道路照明系统PPT
政府在项目审批、资金扶持等方面为风光电 互补LED节能道路照明系统提供绿色通道， 加快项目落地和实施。
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07
发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能
随着技术的不断进步，风光电互补LED节能道路照明系统 的能效将进一步提高，为城市道路照明提供更加稳定、节 能的解决方案。
智能化控制
通过引入物联网、云计算等先进技术，实现对风光电互补 LED节能道路照明系统的智能化控制，提高管理效率，降 低维护成本。
多功能集成
未来风光电互补LED节能道路照明系统将集成更多功能， 如环境监测、安防监控等，以满足城市照明和公共安全的 需求。
终的发电效率和输出功率。
风能转换原理的实现需要克服风 的不稳定性和间歇性等自然条件 的影响，确保系统能够稳定、高
效地运行。
风力发电的优缺点
风力发电的优点包括可再生、环保、 节能等，它是一种清洁能源，能够减 少对化石燃料的依赖和环境污染。
然而，风力发电也存在一些缺点，如 对风资源的依赖性较强、建设成本较 高、噪音和视觉污染等问题。
风光电互补LED节能道路照 明系统
目 录
• 系统概述 • 风力发电技术 • 太阳能发电技术 • LED照明技术 • 系统设计与集成 • 应用案例与效果分析 • 发展趋势与挑战
01
系统概述
定义与特点
定义
风光电互补LED节能道路照明系统是一种集风能、太阳能和LED照明技术于一 体的新型道路照明系统。
在景区道路上使用风光电互补LED路灯，提升游客 夜间游览体验，增加景区经济效益。
节能效果分析
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能耗降低
相比传统路灯，风光电互补LED路灯在提供同等 照明效果的情况下，能够显著降低电能消耗。
风光互补LED道路照明设计应用实例及布灯原则
风光互补LED道路照明设计应用实例及布灯原则一、任务导入对于现代化的文明城市来说，宽阔的马路、明亮的灯光、碧绿的草地、美丽的鲜花和清新的空气是不可缺少的硬件，夜晚色彩斑谰、交相辉映的灯光，是现代都市文明进步、经济发展的象征。
因此，道路照明与道路建设需同步进行，在规划设计上一定要有科学性和前瞻性，做到起点高，能适应中远期发展要求。
具体在道路照明设计上，需根据道路宽度和绿化隔离带情况，采用单排或双排和单、双臂照明，选用一定高度、色调、形状、灯杆的灯具与周围环境协调配置，使道路照明壮观、亮丽，真正成为都市亮点和旅游观光景点。
二、相关知识风光互补太阳能路灯系统原理是夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下，两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。
主要由风力发电机、太阳能电池板、风能控制器、太阳能控制器、蓄电池组、电缆及支撑和辅助件组成一个发电系统。
系统组成如下：图4-1风光互补太阳能路灯系统方案特点：1、风光互补路灯可根据不同的气候环境配置不同型号的风力发电机，在有限的条件内以达到风能利用最大化为目的。
2、太阳能电池板采用目前转换率最高的单晶硅太阳能电池板，大大提升了太阳能的发电效能，有效改善了当风资源不足的情况下,太阳能电池板因转换率不足,导致充电不足,无法保证灯正常亮灯的问题。
3、风光互补路灯控制器，风光互补路灯系统内最主要的部件，起着对其它部件发号指令与协同工作的主要作用，风光互补控制器，集光控亮灯，时控关灯，自动功率跟踪,自动泄荷，过充过放保护功能于一身，性能稳定可靠。
4、风光互补跟灯路灯采用高性能大容量免维护铅酸或者胶体电池,为风光互补路灯提供充足的电能,保证了阴雨天时LED风光互补路灯光源的亮灯时间,大大提升了系统的稳定性。
学习情境LED道路照明设计（一）道路照明设计前的准备道路照明设计通常由两部分组成：道路照明的光照设计和道路照明的电气设计。
风光互补LED路灯方案讲解
电子科技有限公司公司简介第一章风光互补路灯系统介绍目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯/太阳能路灯/风力机路灯系统。
这几种新型路灯都是集环保和节能为一体的产品，随着全球常规能源短缺情况的加剧，风能和太阳能这两种清洁可再生的自然能源的利用将会普及，这三种新型路灯代表着未来路灯的发展方向。
具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠、不敷设电缆、不消耗常规能源、使用寿命长等优点，属于当今社会大力提倡推广的可再生能源产品路灯是我们生活中最必需的日常室外照明设备，它给我们夜晚的生活带来光明，把城市装点得多姿多彩。
但同时路灯也是一个耗电大户，由于路灯的低压输电线路长，输电线路上的线损也很大，特别是远离低压变电站的市郊公路、旅游景区、开发区和高速公路更是铺设电缆成本高，线损巨大。
由于这个原因，我国很多市郊公路和高速公路及较偏僻地区都没有安装路灯，因此带来了许多社会治安及交通安全问题，也阻碍了当地经济及交通的发展。
中国在十届人大四次会议的政府工作报告中，提出了建设资源节约型社会，发展循环经济的任务和政策措施，这标志着我国进入了可持续发展的新阶段，也为可再生能源产品在国家建设发展中的应用创造了机遇。
推广风光互补路灯系统将为社会节约巨大能源，发展当地经济，解决社会治安及交通问题提供方案。
也是对全社会普及可再生能源知识的最有成效的宣传，更是促进可再生能源技术应用最有效的途径。
1、风光互补路灯系统的说明：太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。
因此，太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。
白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。
在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。
风能和太阳能在时间和季节上如此吻合的互补性，决定了风光互补结合后路灯系统可靠性更高、更具有实用价值。
低功率风光互补LED控制器设计
低功率风光互补LED控制器设计付贤松;舒志勇;牛萍娟【摘要】针对普通风光互补控制器效率低下和耗电等缺点，以MEGA16单片机为控制核心，采用最大功率点跟踪（MPPT）技术，设计了一款新型的风光互补路灯控制器。
首先介绍了风光互补控制系统，然后设计了系统的硬件电路和软件流程，对蓄电池采用自适应智能控制三段式充电方法。
实验结果表明：该控制器运行稳定，较普通控制器效率提升了11%，能小幅提高系统的发电效率。
%Due to low efficiency and high loss of the common controller of wind-solar hybrid power system, a new controller for the wind-solar hybrid streetlights was proposed. The controller use MEGA16 made by Atmel as the microprocessor, with the maximum power point tracking (MPPT) technology. The structure and configuration of wind-solar hybrid power system are introduced, the circuit and flow chart are also designed, the intelligent control of the three-stage battery charging is adapted. It is shown that the controller of the lighting system has good stability advantages, improves the efficiency of the system by 11%!compared with the common controller, thus it has extensive application prospects.【期刊名称】《天津工业大学学报》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】5页(P52-56)【关键词】低功率;风光互补;三段式充电;LED;控制器【作者】付贤松;舒志勇;牛萍娟【作者单位】天津工业大学电气工程与自动化学院，天津 300387; 天津工业大学大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心，天津 300387; 天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387;天津工业大学电子与信息工程学院，天津300387; 天津工业大学大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心，天津 300387;天津工业大学电气工程与自动化学院，天津 300387; 天津工业大学大功率半导体照明应用系统教育部工程研究中心，天津 300387; 天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室，天津 300387【正文语种】中文【中图分类】TM923可再生能源是缓解石化能源消耗与环境污染问题的有效方法，综合利用与开发可再生能源有利于保护环境，保障社会的可持续发展.在能源的开发和利用过程中，我国以煤炭、石油等化石资源为主，对绿色可再生能源的开发利用率不高.面对日益严重的污染与资源枯竭问题，太阳能和风能以其优储量丰富、安全、清洁无污染的优势，日益为人们所关注[1].目前应用领域广泛，可以为海岛、高速公路路灯供电、应用于无人区通讯基站和海上航标，效果良好[2]，对改善偏远地区居民生活质量也起到重要作用.在照明领域内，风光互补发电系统在离网地区发挥着重要作用.结合LED，可以发挥绿色能源的最大效益[3-4].本文将结合西藏昌都太阳能路灯项目来设计风光互补系统控制器，实现对风能和太阳能的最大功率控制，同时管理和保护蓄电池，并在一定程度上提高效率.风光互补路灯控制系统主要构成为：太阳能电池、风力发电机、不可控整流AC/DC模块、风光互补控制器、蓄电池组、直流负载等组成[3].风光互补系统框图如图1所示.图1中的控制器是整个控制系统的核心，其工作状态与性能会直接影响路灯系统的工作效率及各模块工作寿命，尤其是蓄电池的寿命.蓄电池的寿命和放电深度、工作电压状态及温度有很大关系，这就对控制策略和系统关键参数采样精度有很高的要求.目前工程施工中，蓄电池一般埋于地下以维持蓄电池周围环境的相对稳定. 根据设计要求，系统负载为40 W LED路灯.首先，依据负载功率、额定工作电压、连续工作时间以及太阳能电池组件安装的地理位置（经、纬度）、气象资料（太阳辐射总量、平均日照数、最长连续阴雨天数）等条件，计算出光伏电池与风力发电机的配置.光伏电池和风力发电机配置的主要指标是风力发电机和光伏电池总发电量满足负载用电量.1.1 蓄电池容量根据计算公式：式中：A为安全系数，取1.1～1.4；QL为负载日耗电量（Ah），取值一般为负载工作电流乘以日工作小时数N；NL为最长连续阴雨天天数；TO为温度修正系数，一般0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；CC为蓄电池放电深度，铅酸蓄电池放电深度一般取0.75.本系统设计中取A=1.4，QL=4.2 Ah，NL取2，TO为1，CC取0.75，计算得到BC=15 Ah.再取天数为5，可得到总的容量为75 Ah.1.2 风力发电机根据风能公式[5-7]：式中：E为风能；Pw为额定功率；α为平均风速；β为风机设计风速；N为有风时间.根据实际情况电池一般夜晚放电8～12 h，负载功率为40 W，则平均消耗电能为400 Wh.这里取α=4 m/s，β=8 m/s，N=18 h，这样计算输出近似为180 W.1.3 光伏电池光伏电池是一种将太阳辐射能通过光电效应直接转换成电能的装置[8-10].西藏地区位于我国太阳能资源一类地区，全年日照时数在3 200～3 300 h之间，辐射量为670×104～837×104kJ/cm2，相当225～285 kg标准煤燃烧所发出的热量.以青藏高原为例，其平均海拔高度在4 000 m以上，大气层薄空气清洁、透明度好、纬度低、日照时间长、太阳能质量高，为系统功能实现提供了保证.本系统中采用的发电机为300 W三相交流永磁发电机，光伏电池120 W，蓄电池采用12 V、80 Ah电池2块.风机和光伏电池参数如表1所示，蓄电池的参数如表2所示.太阳能和风能虽然绿色清洁但存在一定的局限性，与太阳能相比，风能稳定性差，而太阳能依赖光照条件，夜间无法利用.因此，在充电设计中，白天以太阳能为主，风能为辅；夜晚利用风能资源.控制器利用单片机周期性地检测蓄电池电压，根据电压判断蓄电池所处状态，并设置其充电电压及最大电流大小.依据蓄电池参数，考虑余量，当充电达到28.8 V时，单片机发出PWM信号使开关管截止，切断充电回路；放电达到21.6 V时，断开放电回路.蓄电池充电方法采用技术成熟的三阶段充电法，即MPPT[11]限流充电即最大功率点输出限流充电、恒压充电、浮充充电[12-13].系统的放电由软件控制，以简化电路设计.充电过程中，为了保证系统安全，实时检测风力发电整流后输出电压来确定是否开启卸荷电路.放电过程中，通过串联在输出回路的开关管调节输出电流.若放电电流过大，通过采样反馈，单片机关断输出，保护负载，减小占空比，延时之后再次开启放电电路.2.1 系统硬件电路设计2.1.1 主电路设计光伏输入和风力发电机输入均采用非隔离的升压拓扑结构，功率开关管IRF3205由驱动芯片IR2118进行驱动，单片机输出的PWM信号在进入IR2118之前需要增加放大电路和腾柱图电路以增加驱动能力.光伏发电系统电路图如图2所示.图2中，光伏电池最大输出功率控制是由升压式（Boost）变换电路实现的[14]，由功率开关管T5、续流二级管D10、储能电感L2和滤波电容C9、C10、C11组成.当开关管T5导通时，电感L2储能，电感电流增加，续流二极管D10截止，电容向负载供电；当开关管T5截止时，电感上电流减小，释放出能量.由于电感中电流不能突变，电感将产生感应电动势，使二极管D10导通.电感和电源一起经二极管向负载供电，向电容充电，达到输出电压大于输入电压的目的.系统中负载相当于蓄电池，电源是太阳能电池板，这样实现了对电池的连续充电.风力发电机是风光互补系统供能的另一部分，风力发电系统输出如图3所示.图3中，风力机发电经过三相整流桥，成为直流电压，然后再升压，与太阳能发电中DC/DC升压原理一样.由于风力发电的不稳定性，需要增加卸荷电路.图中T1和R1组成卸荷电路，当直流侧电压超过28.8 V时，T1导通，启动卸荷装置，将发出的多余能量消耗在R1上，当直流侧电压低于28.8 V时，关闭Q2，卸荷装置停止工作，卸荷电路可以有效地防止损坏设备，提高系统的可靠性.2.1.2 输出电路设计蓄电池组对LED灯具的放电是通过控制开关继电器来实现的.放电电路原理图如图4所示.图4中，当light端口为高电平时，Q9导通，K1闭合，蓄电池向LED驱动芯片供电，点亮LED负载；当light端口为低电平时，Q9关闭，K1打开，蓄电池停止供电，LED负载熄灭.2.1.3 电流与电压采样为了保证采样的精度，电流采样使用直流电压霍尔器件，将输入的电流信号转化为输出的电压信号.电流采样原理图如图5所示.图5中，采样芯片ACS712是Allegro公司的一种霍尔线性电流传感器，能检测出与交流或直流电流成比例的电压.在引脚6外接一个滤波电容，可以降低输出噪音，改善电流精度.芯片的输出响应时间短，磁滞极小，Vcc=5 V，最大输出电压为5 V，输出电流在10 mA，所以输出的电压信号直接送到单片机的AD转换端口实现电流检测.系统的风机整流输出电压、太阳能电池板输出电压、蓄电池电压均大于单片机AD 转换端口电压，因此采用电阻分压的方法进行电压采集.图中的接地电容C8进行高频滤波，电解电容C7进行低频滤波.采样电路原理图如图6所示.图6中，采样点电压过滤掉干扰信号后，经R2和R3分压后送到单片机的AD采样引脚，为了保护AD端口，增加二极管D16.2.1.4 功率开关管驱动电路在光伏与风力发电机功率控制电路中，选用IR2118芯片.IR2118芯片具有抗干扰能力强、可靠性高、结构简单以及价格便宜等特点.基于IR2118的驱动电路如图7所示.图7中PWM信号经过放大电路后，通过芯片IR2118对IRF3205进行驱动.为防止驱动信号输入电流太小，IR2118前级输入可以使用图腾柱式扩流电路.改进电路如图8所示，此电路可有效改善驱动电流，增强驱动能力.2.2 系统软件设计目前，太阳能最大功率跟踪算法有多种，如恒电压控制法[15]、传统导纳增量法[16]、扰动观测法[17]、模糊算法等.本系统使用的变步长扰动方法.系统采用AVR系列的ATmega16单片机，软件编程环境为AVR Studio IDE.系统首先初始化各个模块，然后检测光伏电池和风力发电机的输出电压和电流，判断其状态，确定是否需要开启卸荷电路.检测蓄电池两端电压，判断其储能状态，根据状态进入相应的充电过程开始充电.若蓄电池电压低于欠压点则断开放电回路，立刻停止放电；若高于过压点则断开充电回路以保护蓄电池.在充电过程中，采用三段式充电：在充电初期，采用大电流限流充电；随着充电过程的进行，进入均充阶段，应用电压闭环控制，让蓄电池恒压充电，充电电流逐渐减小；当充电电流减小到1 A时，进入浮充阶段，控制变换器输入恒定电压.充电流程图如图9所示. 为了验证本设计控制器优势，将其与市场上某不含MPPT功能产品进行比较测试. 自然环境中，风力发电机的输出直接受到风速的影响.测试中，在相同的风速下分别测试有本设计控制器的风力发电机与某产品的功率，进行对比得出结论.测试过程中，模拟了不同的风速环境，记录了2.5～9.5 m/s的风速范围下的风力机输出电压、电流，通过计算得到输出功率.风力发电机输出功率曲线如图10.从图10可以看出，随着风速的不断提高，本设计控制方案的风力发电机输出功率数值和某产品相比有小幅提升.光伏电池的最大输出功率和外界的温度、光照强度及光照角度都有很大关系.测试中，选取了某个晴天作为实验样本，记录了某一段时间的光伏发电系统的输出功率.这里将多个数值取平均值的方法作为某一时间的测量值.实验数据拟合曲线如图11所示.从图11可以看出光伏电池在一天时间中功率的变化，中午阳光最强，辐照度值最大，所以光生电流变大，光伏电池的输出效率变大；傍晚，辐照值减弱，光伏电池效率随之减弱.测试结果表明，本设计较不含MPPT功能产品效率有小幅度提升，约为11%，基本达到设计目的.本文设计的低功率风光互补控制器具有电路结构简单、工作稳定，符合设计标准，效率有小幅度提升，提升约11%，可应用于离网路灯系统.【相关文献】[1]宋昭峥，丁宏霞，孙贵利，等.国外可再生能源发展与展望[J].现代化工，2007，27（5）：61-64.[2] 陈小芳.广州市农村道路照明设计与实现 [J].照明工程学报，2013，24（5）：40-41．[3] 郭凤仪，周坤，姜丽丽，等.太阳能LED照明控制系统的设计与实现[J].电工电能新技术，2012（3）：86-89.[4]王群京，王涛，李国丽.小型风光互补MPPT控制的研究[J].电气传动，2009，39（5）：40-42.[5] 宋恒东，董学育.风力发电技术现状及发展趋势[J].电工电气，2015（1）：1-4.[6]曹言敬，张旭隆，王峰.基于Buck变换器的开关磁阻电机风力发电系统控制[J].电气传动自动化，2015（1）：6-9，15.[7]李绍武.基于AVR单片机的风能太阳能控制器设计[J].湖北民族学院学报：自然科学版，2010，28（2）：174-176.[8]高献坤，姚传安，高向川，等.光伏电池组件隐式、显式单二极管模型准确性对比研究[J].物理学报，2014（1）：366-375.[9] 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风光互补LED路灯控制器的设计
^风光互补LED路灯控制器的设计摘要本文主要首先介绍了产生新能源的必要性及风能和太阳能快速发展的背景。
其次介绍了什么是风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势。
然后介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理及风光互补路灯控制器的结构图和电路原理图。
关键词：控制器，工作原理，路灯，风能，太阳能目录1、绪论................................................... 错误!未定义书签。
2、风光互补的概述......................................... 错误!未定义书签。
、风光互补的技术原理................................... 错误!未定义书签。
、风光互补的技术构成................................... 错误!未定义书签。
、风光互补的技术优势................................... 错误!未定义书签。
、风光互补的典型案例................................... 错误!未定义书签。
3、风光互补系统........................................... 错误!未定义书签。
、风光互补系统的组成................................... 错误!未定义书签。
、风光互补路灯的优势................................... 错误!未定义书签。
4、风光互补控制器......................................... 错误!未定义书签。
、风光互补控制器的概述................................. 错误!未定义书签。
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新型基板封装的风光互补LED照明控制器设计
引言
目前，风光互补系统发展较快，风光互补控制器种类较多，但真正能很好的达到经济性、可靠性和安全性的系统还不多，其主要的原因之一是没有一个良好的控制系统。
风光互补照明控制器工作在户外环境中，是风光互补系统的核心，对控制器的技术要求较高，在满足使用功能的前提下还要做到控制智能化、可靠化、寿命长、稳定性好。
常规的光伏控制器在蓄电池充满以后，会启动开路保护模式，断开太阳能电池板与蓄电池的充电回路，达到保护蓄电池的作用.但是对风光互补照明系统而言，在蓄电池过充时风机是不能直接进行开路保护，一般都是采用卸荷器对风机进行刹车。
本文通过深入研究风光互补照明系统工程应用存在的问题，结合多年的实践经验，提出了一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器设计方法，其采用新颖的电路和特殊的电路封装方式，很好的解决目前现有风光互补照明系统出现的刹车故障问题，提高了风光互补照明系统的可靠性。
系统构成
如图1所示，风光互补照明系统由风力发电机、太阳能电池板、蓄电池、控制器和卸荷器等五大部分组成。
整个系统中，控制器的功能主要包括蓄电池的充放电管理。
LED灯的通断及全功率/半功率控制、风机的充电及卸荷控制、系统软硬件方面的保护等。
系统设计
1、控制器原理。