0 导言
跟着全球动力的日益严重，太阳能光伏照明得到了迅速开展。在太阳能照明体系的开展中，人们不断的对照明体系常用的操控形式进行剖析，规划各种实践可行的作业形式，一起光源技能也在不断的更新换代中，蓄电池的充电形式也在不断的研讨探究中，有用运用率越来越高。在太阳能各个组成部分的开展和协调中，太阳能照明体系正在不断开展完善。
1 太阳能灯的原理及组成
太阳能灯具体系为直流型独立光伏体系。太阳能电池组件将太阳能转化为电能，经过操控器进行操控及维护，将电能转变为化学能储存在蓄电池中。当用电时，蓄电池再将化学能转化为电能，供直流负载运用，或许经过逆变器逆变为沟通电供沟通负载运用。只有当长时刻无光照致使电池中的电能用完时，这个设备才停止作业。
太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能操控器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳，有的还要装备逆变器。
1）太阳能电池板
太阳能电池板是太阳能路灯中的中心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转化为电能，或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要用单晶硅、多晶硅为材料。单晶硅的光电转化功率为13％～15％，多晶硅为11％～13％。现在最新的技能还包含光伏薄膜电池。
2）太阳能操控器
太阳能灯具体系中最重要的一环是操控器，其功用直接影响到体系寿数，特别是蓄电池的寿数。操控器用工业级MCU做主操控器，经过对环境温度的丈量，对蓄电池和太阳能电池组件电压、电流等参数的检测判别，操控MOSFET器材的注册和关断，到达各种操控和维护功用。
3）蓄电池
因为太阳能光伏发电体系的输入能量极不安稳，所以一般需求装备蓄电池体系才干作业。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的挑选一般要遵从以下准则：首要在能满意夜晚照明的条件下，把白日太阳能电池组件的能量尽量存储下来，一起还要可以存储满意接连阴雨天夜晚照明需求的电能。蓄电池容量过小不可以满意夜晚照明的需求，容量过大，一方面蓄电池一直处在亏电情况，影响蓄电池寿数，一起构成糟蹋。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷（路灯）相匹配。可用一种简略办法确认它们之间的联系。太阳能电池功率有必要比负载功率高出4倍以上，体系才干正常作业。太阳能电池的电压要超越蓄电池的作业电压20%～30%，才干确保给蓄电池正常负电。蓄电池容量有必要比负载日耗量高6倍以上为宜。
4）光源
太阳能路灯选用何种光源是太阳能灯具是否能正常运用的重要目标，一般太阳能灯具选用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。
LED灯火源寿数长，可达1000000小时，作业电压低，不需求逆变器，光效较高，国产50lm/W，进口80lm/W。跟着技能进步，LED的功用将进一步进步。
5）灯杆及灯具外壳灯杆的高度应依据路途的宽度、灯具的间隔，路途的照度规范确认。灯具外壳依据咱们收集了许多国外太阳灯材料，在漂亮和节能之间，大大都都挑选节能，灯具外观要求不高，相对有用就行。
2太阳能路灯照明操控体系
1）体系结构
太阳能路灯微机监控体系由微机主控线路、太阳能电池板、蓄电池充放电器、蓄电池组、LED光源驱动和LED灯等几部分组成。体系组成结构如图1所示：
图1 太阳能路灯微机监控体系组成结构
2）功用操控
（1）太阳能路灯操控器的基本要求
太阳能路灯由多个LED灯串联而成，路灯照明体系不光耗费很多的电能，并且还需求投入巨额的日常维护费用，给城市带来电力供应和财政支出的两层压力。拟定“按需照明”的供电战略可以缓解这一对立。经过编程可以完结对散布在城市富贵路段的路灯机动灵敏的操控，可在恣意时刻段内经过PWM办法完结开关操控，以到达既节电又烘托城市灯火气氛的意图。操控基本要求如下：
①对前深夜与后深夜的亮度进行操控，操控份额依情况而定；②敞开单边路灯战略，即蓄电池现有电量只供一路路灯照明，另一路路灯封闭；③深夜灯战略，即前深夜开灯，后深夜关灯，蓄电池现有电量只供前深夜照明运用。
太阳能路灯都是以天然光线的强弱来操控照明灯具的开关，这些光控太阳能照明体系的优化规划是体系长时刻牢靠运转的条件。体系容量可以依据当地的地理位置、气象条件和负载情况做出最优化规划。但是因为时节要素，冬季太阳辐射要比夏天少，太阳电池阵冬季发生的电量比夏天少，但是冬季需求照明的电量却比夏天多，然后使照明体系的发电量与需电量构成反差，仍然难以平衡月发电量盈利和耗电量亏本。为了进步照明体系发电量的运用率，战胜体系缺电带来的缺乏，在太阳能照明体系的开展中，人们不断地对照明体系常用的操控形式进行剖析，规划各种实践可行的作业形式，一起光源技能也在不断的更新换代中，蓄电池的充电形式也在不断的研讨探究中有用运用率越来越高，因此在太阳能各个组成部分的开展和协调中，太阳能照明体系正在不断地趋于完善。
依据太阳能路灯体系的特色，路灯运转要统筹蓄电池剩下容量的影响。当路灯正常敞开时，依据蓄电池剩下容量检测法得到当时蓄电池容量，经过查询后得到蓄电池即将保持的供电时刻，均匀运用蓄电池现有电量，一起依据当晚可运用的蓄电池电量对路灯照明办法灵敏操控，合理运用蓄电池现有电量。
（2）蓄电池充放电操控功用
蓄电池充放电操控是整个体系的重要功用，它影响整个太阳能路灯体系的运转功率，还能避免蓄电池组的过充电和过放电。蓄电池的过充电或过放电对其功用和寿数有严重影响。充放电操控功用，按操控办法可分为开关操控（含单路和多路开关操控）型和脉宽调制（PWM）操控（含最大功率盯梢操控）型。本体系选用脉宽调制操控器办法，并选用MOS晶体管作为开关器材。当白日晴天的情况下，依据蓄电池的剩下容量，挑选相应的占空比办法向蓄电池充电，力求高效充电；夜间依据蓄电池的剩下容量及未来的天气情况，经过调整占空比办法然后调理LED灯亮度，以确保均衡合理运用蓄电池。
此外体系还具有对蓄电池过充的维护功用，即充电电压高于维护电压（15V）时，主动调低蓄电池的充电电压；尔后当电压掉至维护电压（13.2V）时，蓄电池进入浮充情况，当低于13.2V后浮充封闭，进入均充情况。
当蓄电池电压低于维护电压（11V）时，操控器主动封闭负载开关以维护蓄电池不受损坏。经过PWM办法充电，既可使太阳能电池板发挥最大成效，又进步了体系的充电功率。本规划对蓄电池的反接、过充，过放具有相应维护措施。
（3）太阳能路灯运转办法操控功用
高亮度大电流LED灯，因为相同亮度的情况下，比白炽灯省电约90%，得到了广泛的运用，现已有逐步代替惯例照明灯的趋势。
太阳能路灯由多个LED灯串联而成，亮度经过PWM办法可调，即经过EN端改动流经LED的电流，然后调理LED灯亮度，电流强度可以从几毫安到1安培，最终使LED灯到达预期的亮度。
PWM信号可由微操控器发生，也可由其它脉冲信号发生，PWM信号可使经过LED灯的电流从0变到额外电流，即可使LED灯从暗变为正常亮度。PWM占空比越小（高电平时刻长），亮度越高。运用PWM操控LED的亮度，十分便利和灵敏，是最常用的调光办法，PWM的频率可从几十Hz到几千Hz。
PWM调光是经过操控MOSFET晶体管完结的。
因为本体系路灯单元选用的电压是由几个蓄电池串联发生的，所以选用MOSFET晶体管时，首要要考虑MOSFET的耐压，本体系要求MOSFET的耐压要高于40V；其次，依据驱动LED灯电流的巨细，挑选MOSFET的IDS的最大电流。在直流供电情况下，首要考虑的是IDS最大电流值和RDS值。一般情况下，应选用MOSFET的IDS最大电流是LED灯驱动电流的5倍以上；别的还要挑选MOSFET的内阻要小；LED驱动电流越大，RDS应越小，RDS越小，改换功率越高。
城市太阳能路灯是和人民生活密切相关的公共设施，它在必定程度上反映了城市的昌盛程度及开展水平。在曩昔很长一段时刻内，路灯的更新多是局限于其照明部分，跟着城市及电子技能的开展，城市路灯体系阅历了手艺操控、主动守时/光电操控、计算机程序操控的开展过程。用计算机来完结城市太阳能路灯体系的主动操控，关于进步城市的现代化管理水平，节约人力、物力，都具有杰出的经济和社会效益。经过有用的调理灯火开关时刻，可以极大地进步了路灯体系的作业质量和作业功率，为城市照明体系的运转、维护、扩展、供给全面的解决方案和强有力的技能支撑，进步了城市照明运转管理水平。
（1）微机主控线路。
微机主控线路是整个体系的操控中心，操控整个太阳能路灯体系的正常运转。微机主控线路具有丈量功用，经过对太阳能电池板电压、蓄电池电压等参数的检测判别，操控相应线路的注册或关断，完结各种操控和维护功用。
（2）充电驱动线路
充电驱动线路由MOSFET驱动模块及MOSFET组成。MOSFET驱动模块选用高速光耦阻隔，发射极输出，有短路维护和快速关断功用。选用的MOSFET为阻隔式、节能型单片机开关电源专用%&&&&&%，驱动LED的全电压输入规模为150～200V，输出电流为8～9A。输入电压规模宽，具有杰出的电压调整率和负载调整率，抗搅扰能力强，低功耗。
本体系经过充电驱动线路完结太阳能电池组向蓄电池的充电，电路中还供给了相应的维护措施。
（3）LED驱动线路
由IGBT驱动模块及MOSFET组成，完结对路灯亮度的调理及路灯的开关。
（4）太阳能电池组
太阳能电池组由太阳能电池单体（作业电压约为0.5V,作业电流约为20～25mA/cm2,面积为10cm×10cm）以串、并办法连接成组件，一个规范组件包含36片单体，使一个太阳能电池组件大约能发生17V的电压，成为一个额外电压为12V的蓄电池池组。当运用体系需求更高的电压和电流组件时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以取得所需求的电压和电流。
（5）蓄电池组
因为从光伏阵列得到的能量不总是与电子负载的需求相符，当光伏阵列自身不能供给满意的功率时，蓄电池仍能使负载作业。假如电子负载需求在夜间或在多云或阴地利作业，就需求能量的存储。蓄电池存储能量的巨细规划为自主运转期间满意均匀每日电子负载的需求。一般来说，应能储藏5～7天的夜间照明用电量。在独立光伏体系中，由光伏阵列发生的电能不总是在电能发生的一起加以运用，所以在大都独立光伏体系中需求蓄电池。
（6）通讯设备
由无线数传模块组成。无线数传模块支撑GPRS,带有RS-232接口，通讯间隔达100米，抗搅扰性强，不受广播电视，移动通讯搅扰，完结相邻路灯终端之间的通讯。
