依据改进时节性负载光伏太阳能路灯运转牢靠性的意图，选用新一代自习惯单纯太阳能供电路灯操控器规划的办法，经过功率调理，电量检测和剩余电量核算、组网功用等对蓄电池的充、放电以及路灯的开、关、最大功率盯梢等智能操控，进步了太阳能电池的转化功率，延伸了蓄电池的运用寿数，下降产品造价。得到了自习惯单纯太阳能供电路灯操控器是进步时节性负载光伏太阳能路体系牢靠性确保的定论。
大阳能路灯以其无需铺设电缆，不耗费惯例动力等长处得到了广泛认可。但是太阳能路灯还存在一些问题形成其本钱偏高，牢靠性不稳定，、比方电池往往不到一年就需求替换，不只进步了后期保护的费用，并且增加了客户的消费本钱，也形成了资源糟蹋。其次是太阳能归于不稳定动力，并且能量散布不均，夏天能量足够，但路灯运用时刻短，冬季有用光照时刻短，但路灯运用时刻长，大大下降了运转的牢靠性，其原因首要遭到太阳能路灯操控器功用的影响。太阳能操控器是太阳能光伏体系中的中心部分，首要完成对蓄电池的充、放电、调光和路灯的开、美操控，以及在过充、过放电、过载等状况产生时对体系进行及时和有用地保护，确保照明时刻，确保牢靠性，有用延伸电池寿数，下降本钱。
1 太阳能路灯操控器的首要规划要求和开展阶段
太阳能路灯操控器的技能和质量的首要要求有：
1）供电体系，依据太阳能路灯蓄电池板特性，要规划成恒流输出：
2）过充，过放保护；
3）具有体系功率调理功用；
4）树立网络操控体系；
5）依据商场要求，产品模块化。
太阳能路灯操控器的开展到日前中止现已阅历了3个阶段：第一代功用比较粗陋，开关灯操控需求外接光敏感应器，守时时刻不行设置，没有电池保护电路，体系寿数十分时刻短，很快就被商场筛选：第二代在第一代的基础上，设置了电池保护电路，经过太阳能路灯蓄电池组件收集光敏数据，经过开关或程序设置守时，技能上有了阶跃式的开展，逐步被商场承受：第三代路灯操控器在于大都商家选用了PWM充电操控功用，对蓄电池进行涓流充电，有用延伸了电池寿数，下降了运用本钱，然后进一步扩展商场占有率。
一个好的操控器能够补偿乃至处理纯太阳能路灯的许多问题，进步其呵靠性。白习惯太阳能供电路灯需求开发第四代操控器，它的特色是具有白习惯灯的功率调理功用，电量检测和剩余电量核算是必备的：一起具有组网功用，这样能够坚持整条街的路灯亮度共同，并能够进行通讯。
2 自习惯单纯太阳能供电路灯操控器的规划
日前各种现代操控理论，如白习惯操控、自学习操控、含糊逻辑操控、神经网络操控等先进操控理论和算法也许多应用在光伏发电体系中。其间自习惯操控太阳能供电路灯操控器规划是值得推动的技能。
2.1规划方针
白习惯单纯太阳能供电路灯的规划方针：首要针对支路和供行人和非机动车通行的居住区路途和人行路途灯，关于南风能供电或风景互补的路灯体系本规划相同合适：因为太阳能的不行靠性以及主干道的照明规划规范的严厉性，单纯太阳能供电比市电供电的路灯操控器的规划更为杂乱，如体系操控需求太阳能和市电切换，则在本规划的基础上进行精简就好了。方针地址坐落北京市内。
2.2 自习惯单纯太阳能供电路灯操控器规划特色及功用
白习惯单纯太阳能供电路灯操控器规划计划的主旨：经过精确操控，到达下降本钱，进步牢靠性的日的。首要具有以下几个特色及功用（以太阳能路灯储能器材为铅酸电池为例）：
1）MPPT电路
依据太阳能路灯蓄电池板的特性，如将太阳能路灯蓄电池阵列的输出电压操控在某个稳定电压值邻近，则太阳电池在整个作业进程中近似日标在最大功率点处，太阳能电池组件的能量转化功率最高。运用PWM技能并经过对负载稳压来完成对LED的恒流，然后确保了LED的牢靠运用141.选意图法半导体公司的MPPT专用芯片SPV1020.盯梢功率可达98%，能量转化功率为95%.理论上，运用MPPT技能会比传统办法功率进步50%，实践测验中，因为周围环境影响与各神能量丢失，终究的功率也能够进步20%-30%.
2）过充过放保护
选用充电限压，电池温升检测战略，如蓄电池电36 V，充电截止电压42.5-43 V，充电截止温度80℃，充电截止温升30℃。不过绝大部分时刻蓄电池根本处于欠充状况。一起经过对电池电压的数据实时收集，运用软件操控对电池采纳限压保护：经过实时核算电池电量进行防过充过放保护，电量为100%时中止充电，电量为20%时中止放电，为延伸其寿数，做了第二道防地。图1 为蓄电池过充保护流程图。
3）智控开关，实时监测，预警功用
进行太阳能路灯电池板电流检测，蓄电池电压检测，蓄电池电量监测，以及环境温度的检测，选用光开时关，并实时上传作业环境及状况数据，预警毛病，确保体系的牢靠性。图2为太阳能路灯的开、关操控流程网。
图2 路灯的开、关操控流程图
4）亮度的自习惯调理
一般太阳能路灯厂家为了确保接连阴雨天的正常作业，只一味地加大蓄电池容量，一般蓄电池的容量可达电池板容量的5倍，其实这样做并不能处理问题。因为阴雨天作业的牢靠性并不取决于电池的容量，而是由许多要素平衡而定的。依据当时地理位置，时节，时刻，气象条件，光的辐射量，浮尘浓度，作业环境以及剩余电量，自习惯调理灯的亮度，合理分配能量。因为规划为纯太阳能供电，不考虑双电源状况，所以要想进步体系牢靠性，仅有的计划便是献身灯的亮度。
依据当天用电前的剩余电量和当天的充电量来进行白习惯调理，在确保正常照明的一起，使电池的作业点长时刻坚持在高电位，并且使充放电深度在30%以下，依据电池循环寿数曲线，能够延伸电池寿数4-5倍，有用下降太阳能路灯的本钱，进步牢靠性。以下将别离论述剩余电量和充电量的核算进程。
2.2.1 电池电量检测
1）电量检测的算法
许多的试验数据标明，电池老化时蓄电池的内阻与电荷之间有较高的相关性（0.88左右），蓄电池彻底充电和彻底放电时的内阻相差2-4倍，所以经过丈量电池内阻可较精确地检测电池电量。
2）树立内阻一电量一循环周期的联系曲线
为了得到实时剩余电量值，要树立一个电量和内阻之间联系的数据库。
以时刻为规范，就能够树立起内阻一电量一循环周期的联系曲线，然后经过Matlab的曲线拟合功用得出内阻，电量以及循环周期的联系式。蓄电池内阻与剩余电量联系曲线如
图3所示，剩余电量跟着内阻的增大而成指数趋势减小。
3）在线检测电量
在太阳能路灯作业开端之前检测出剩余电量，选用沟通压降内阻丈量法测得内阻值，经过查做好的数据表，并进行数据校对，得到对应的电量值。
给电池施加一个固定频率和固定电流（日前一般运用l kHz频率、50 mA小电沆），然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后经过运放电路核算出该电池的内阻值。图4为在线丈量剩余电量硬件框图。
2.2.2充电量核算
充电量是经过太阳能电池板接纳辐射强度和电池板面积核算得到的。太阳能电池板接纳辐射强度为单日辐射强度与sin a的乘积，其间a为正午太阳辐射与电池板的均匀夹角。电池板面积可参阅装备核算部分的内容，并且经过优化得到的。
2.2.3剩余电量核算
经过核算电流在时域上的积分，可得出电量改变值，在路灯作业前检测到的电池电量作为初始电量，则剩余电量为初始电量减去电量改变值。一起经过对MPPT电路的输出电流做积分，作为电量改变的校对值，然后得到较精确的剩余电量值。图5为剩余电量核算流程图。
1）Zighee无线通讯体系连网
确保整条路的路灯的开，关时刻共同，马路亮度均匀，确保驾驭安全，防止驾驭员视觉疲惫；实时传送数据，进行长途监测和操控：在线软件晋级，下降保护及调试本钱：待机睡觉，下降体系功耗。将Zigbee无线传感器网络技能应用于蓄电池牛产进程中的充放电参数检测中，将极大地进步产品测验的灵敏性和牢靠性，对进步蓄电池牛产质量和功率具有重要意义问。
2）模块化可扩展性
规划的操控器的供电体系能够是模块化的，规划选用恒流充电方法，所以电池板可扩展，LED模组可依据体系功率进行并联扩展。
依据如上核算，详细规划框图如图6所示，为太阳能路灯操控体系硬件结构。图7为太阳能路灯操控体系电路原理图。
图6 太阳能路灯操控体系硬件结构
图7 太阳能路灯操控体系电路原理图
3 自习惯单纯太阳能供电路灯操控器规划计划模仿
开关灯的时刻依据天安门升降旗时刻而定，如表1所示，全年最长点灯时长茌12月为14.52小时，最短为9.13小时。照明时刻分为3个时段，第一个时段从当天天安门降旗时刻开端，为5个小时，第二个时段到早上5点，第三个时段从5点到灭安门升旗时刻，灯火亮度各时段权重比为5：2：3，假如以100 W光源为规划规范，则光源功耗最大为1.068 5 kW-h。
表1 照明战略基准参数
图8显现依据表1中的数据得m的各月太阳能电池板面积摆放柱形罔，然后能够选定电池板的面积为柱形途中的拐点处2月的画积值，太阳电池板面积为2.2 IT12.蓄电池为115 Ah.这样挑选的原因是这样能够确保全年85%的照明时刻，剩余的15%为过放，不过要给白习惯调理留下一个调理余量，所以挑选以2月数据核算fn的太阳能面积的值，即2.216 2 m2，过放的状况为3个月，过放比率为25%，然后有100/e的调理空间。
图8 各月太阳能电池板对应面积摆放柱形图
4 结 论
白习惯单纯太阳能供电路灯操控器的规划，完成了以MPPT电路为操控中心的智能太阳能路灯操控器，具有外围电路简略，牢靠性高的特色，完成了太阳能电池的最大功率点盯梢，选用了合理的蓄电池充放电战略，完成算法简略，既进步了太阳能电池板的运用功率，又延伸了蓄电池的运用寿数，关于单个过火欠充、过充灯依据问题加大、减小电池板面积，替换电池或灯珠，依据每盏路灯的实践状况灵敏调整其装备，可使每盏灯都作业在最佳状况，不光确保了正常照明，并且防止了资源糟蹋，也下降了产品造价，具有必定的参阅和推广应用价值。
