咸宁胶体蓄电池太阳能路灯

咸宁胶体蓄电池太阳能路灯

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太阳能光伏高压放电灯照明系统，高压气体放电灯是一种髙效电光源，包括金属卤化物灯、高压钠灯等。高压钠灯是第三代绿色照明光源，它具有发光、耗电少、寿命长以及透雾能力强等优点，被广泛应用于市政路灯系统。常用功率有150W、250W和400W，是光伏照明系统实现功能性照明的理想对象。该光源供电宜采用高频方式，可消除灯光的工频频闪，提髙发光效率，也可延长灯的寿命。为了使高压钠灯等髙压气体放电灯能够稳定地工作，该光伏照明系统需要直流升压电路、高频逆变电路、电子镇流和启辉电路。整个系统包括光伏电池、全封闭免维护铅酸蓄电池和光伏路灯照明控制器。光伏照明系统工作在蓄电池充电状态时，一方面希望能保持光伏电池输出功率大，另一方面又要考虑到蓄电池的电流接受能力，根据蓄电池的不同状态，充电电路可采取不同策略进行充电控制。对于一个蓄电池而言.选择适当的充电方法，不只是可以延长蓄电池的使用寿命，而且还可以提髙充电效率。蓄电池的充/放由于光伏照明系统多工作在室外，环境温度变化较大，而铅酸蓄电池的电压特性具有明显的负温度系数，2V的蓄电池约为一OmV/*C。也就是说如果不考虑蓄电池的温度补偿，一个在25*C能够正常工作的充电器，在OX：时不一定能给蓄电池提供和保持足够的电量；而在50X：时，该充电器会导致该蓄电池严重的过充。合理地考虑温度变化范围，充电器应该根据蓄电池的温度系数给予某种形式的补偿。采取式（4.1)来确定浮充电压L/h其中LTpo和T。分别为基准点的浮充电压和温度值，CT为电压温度系数。L/f=Uf〇+(T—T〇)Ct(4.1)同样，放电的截止电压也要考虑温度特性的影响，这样才可以使蓄电池的寿命得到大限度的延长。蓄电池充电控制器可以是单片机为核心芯片型的，也可以是集成电路为核心芯片型的。光伏照明系统各部分容的选取配合，需要综合考虑成本、效率和可靠性。随着光伏产业的迅速发展，光伏电池的价格正在逐步下降，然而它仍是整个系统中昂贵的部分。它的容量选取直接影响着整个系统的成本，其容量选择时还要考虑每天夜里照明小时数，一般不必按整晚照明考虑，以节省造价。相比较而言，蓄电池价格较为低廉，因此可以选取相对较大容量的蓄电池，尽可能充分利用光伏电池所发出的功率。另外，在与照明负载配合时，应该考虑到连续阴天的情况，对系统容里留出一定裕度。对光伏照明系统来讲，由于蓄电池容量选择相对较大，蓄电池充电很难达到浮充电阶段，基本都停留在快充电阶段；换句话说如果蓄电池经常能达到浮充电阶段，说明光伏电池板容量相对于蓄电池容选择过大或蓄电池容量相对于光伏电池板容量择过小。因此会由于蓄电池浮充电电流的限制，造成光伏能的浪费。蓄电池容量选择要每日用电的放电深度不大于40%～50%。光伏电池板的发电容量、蓄电池容量和每日照明用电电量之间应有合理的匹配关系。高压钠灯灯泡启动后，灯管两端电极之间产生电弧，由于电弧的高温作用使管内的钠汞受热蒸发成为汞蒸气和钠蒸气。阴极发射的电子在向阳极运动过程中.撞击放电物质钠汞原子，使其获得能量产生电离激发，然后由激发态回复到稳定态，或由电离态变为激发态，构成循环。多余的能量以光辐射的形式释放，便产生了光。高压钠灯中放电物质蒸气压很髙，即钠原子密度高，电子与钠原子之间碰撞次数频繁，使共振辐射谱线加宽，出现其他可见光谱的辐射，因此髙压钠灯的光色较好。髙压钠灯同其他气体放电灯泡一样，工作呈弧光放电状态，伏安特性曲线为负斜率，即灯泡电流上升，而电压却下降。在恒定电源条件下，为了灯泡稳定地工作，电路中串联一个具有正阻特性的电路元件来平衡这种负阻特性，稳定工作电流，该元件称为镇流器或限流器。电阻器、电容器和电感器等均具有限流作用。另外，高压钠灯启动时需要在电弧管两端提供3000V以上、lp以上宽的高压脉冲，将放电气体击穿导电。因此配合髙压钠灯工作需要一个启辉电路，在灯启动前发出固定间隔的髙压脉冲;灯启动点燃后，应该能够立即停止脉冲，以免影响高压钠灯寿命。

高频电压源通过镇流器实现向高压钠灯的恒电流供电，启辉器可以并联在高压钠灯两端，。在高压钠灯点亮之前提供启辉所需要的3000V以上电压脉冲。灯点燃后，启辉器和高压钠灯两端电压降低，其电压低于启辉器的门槛工作电压，启辉器停止工作。庭院灯光伏照明系统，庭院光伏照明系统主要使用节能灯和金属卤化物灯。节能灯其照明功率相对较小，多用于景观、庭园等的低亮度照明。每只节能灯功率在几瓦到十几瓦左右，光伏系统使用的金卤灯容量一般为几十瓦。小功率的光伏照明系统，其控制系统相对较为简单，有些其至不使用单片机控制。如工作点采用CVT控制，供电可以用直流供电。蓄电池充电电路可采用直流降压电路。通过控制开关器件的开通占空比，改变充电电流从而改变母线电容电压以及光伏电池输出电流，从而实现光伏电池的输出功率点控制。可以使用MPPT或CVT方式，跟踪光伏电池输出的大工作点电压。照明供电电路采用直流升压电路，可以使用CilK电路、半桥电路以及推挽电路。如图4.13,采用两个丌关器件的推挽电路实现直流/交流变换，并通过变压器实现升压。PWM控制可以有两种方案：其一，使用单片机控制，用其自带的pwM或I/O端口进行开关器件的PWM驱动，输出电压的稳压反馈由单片机A/D采样实现；其二，使用开关电源的PWM芯片控制。其自带电压反馈输入端，好处是不需要占用单片机的PWM和A/D资源。对允许直流供电的节能灯，只要直流供电电压即可，免除其后的逆变环节。交流逆变可采用单相全桥逆变电路，其中含有4个开关器件，两路互反PWM分别驱动。PWM信号可用单片机产生，正弦交流控制可以用三角波比较法实现。负载控制可由单片机或逻辑电路数字化控制?控制原则如下：避免蓄电池过度放电；天黑后定时供电点灯、定时关闭；对蓄电池充电和发电的剩余电童进行管理。

光伏并网系统与传统直流输电逆变站的区别可以从以下几个方面来比较:。①用途，太阳能光伏系统主要作为可再生性的分布式电源，向立发电系统或者电力网络供电，负有一般电力系统电源的特点；而直流输电逆变站主要用在系统互联，或者是背靠背系统的连接，或者用在两个频率不同的系统之间作为联络线。虽然二者结构大体相同，但二者属于不同的电力系统元件。②能量洗动，光伏并网系统的传输能量来源于光伏电池，从对光伏电池的分析可以看出，输出的电压和电流曲线是非线性的，二者之间有一定的约束条件，并且受光照强度和温度的影响，输出功率会有变化。苠流输电逆变站的功率来源来自与三相整流器相连接的电力线路，虽然说在逆变站处可以通过对逆变器的控制，改变输出无功量，但有功输出一定是与逆变站上侧的线路有功一致的，是不可控的。总之，光伏并网系统直流侧的伏安特性曲线呈非线性，输出特性比较“软”，但输出有功和无功输出都是可控的，在一定条件下甚至可以实现有功和无功的解耦控制。③传输的能量等级，光伏并网系统受光伏电池的输出限制，所能输出的功率并不很髙，功率等级主要为kW至MW级。而传统的以电流源方式进行的直流输电HVDC作为电力系统的联络线，其逆变站功率等级为GW级。④控制方式，光伏并网系统中需要对电流和功率进行控制，从而出现了电流内环控制和功率外环控制。内环控制主要采用各种优化的PWM控制策略，对给定的电流波形进行跟踪，外环控制主要是为光伏并网系统工作在大工作点而采取的MPPT控制。传统的PCC直流输电逆变站除了直流输电特有的控制和调制外，主要是使用可控硅实现逆变侧系统电压的换向控制，而新型直流输电则采用PWM技术，控制逆变输出波形，实现对电网电压的跟踪。光伏逆变器电流源并网，并网逆变器一般使用桥式电路，逆变器输出以电流源方式并网接人电网，其基本原理就是将自换相电流源桥式电路的交流端并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电流的相位和幅值，就可以使该电路送出有功电流，实现光伏电源并网的目的。图中直流问路的电感是实现电流源的主要器件，为了改善并网电流的波形，在交流侧要加滤波电容器，光伏电池要串联电感才能接在相应的直流母线上。

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