淺析獨立光伏LED照明系統

摘要：光伏電池板是整個系統最昂貴的部件，為有效利用太陽能，需要對系統進行最大功率點跟蹤；蓄電池是整個系統最脆弱的部件，為了使電池的壽命得到延長，要根據每個電池的不同使用情況對電池進行維護及充電。電瓶的傳輸需要采用的一定驅動電路才能保證LED照明設備可靠穩定地工作。

關鍵詞：LED；照明；系統；光伏電池

中圖分類號：TM923.34 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0012-01

一、系統組成

獨立光伏LED照明系統工作時，光伏電池陣列吸收光能并將其轉化為電能，經蓄電池儲存供LED照明負載使用。常規的光伏LED照明系統DC-DC變換線路及LED變壓器和鎮流器是有不同的線路組成，這樣的設計存在著嚴重的弊端，安全性能比較底。兩部分電路原理和結構十分相似，同時光伏LED照明系統充電和放電不會同時進行，如果想提高系統的穩定性和使傳輸線路得到升級就必須應用雙項的變換器系統。如果我們應用有功率比較底的變壓器，這樣就會使整個系統出現功率降低等現象，如果在電瓶電量下降及光照不明顯的情況下，這樣就不能很好的完成LED正常使用情況。所以本設計將Zeta/Speic雙向變換電路引入到系統中來，其結構如圖1所示。

充電及放電的路線我們應用Zeta/Sepic雙向變換器，一個元件兩種用法他可以自由的合理轉換電瓶和LED的負載量安全有效。如果在電瓶充電的基礎下變換器會將路線轉換到光伏電池，電流經過Zeta轉換器改變模式向蓄電池充電，轉換器的主要功能是完成對電瓶的充電及發電控制。如果在放電的情況下它就會切換線路到LED照明設備，電瓶的存儲量是根據Sepic轉換器來負責供電的轉換裝置的任務保持輸出的電流電壓平穩LED恒流驅動及放電等功能。

Zeta/Sepic雙向變換器及其在光伏LED照明體系中所采用的線路如圖2所示，其由繼電器開關S1、S2，功率開關管Q1、Q2，電感L1、L2及電容C1組成。如果電子元件在沒有變化的狀況下，可以通過增加S1、S2，使電路結構更適合于光伏LED照明系統。S1主要完成光伏電池與LED照明負載間的切換控制；S2的功能就是路線安全的保障，每當電路和電瓶出現故障時當主電路故障或蓄電池異常時它可以很快的斷掉電瓶于輸送線路的聯系避免事故的發生，增加了系統安全指數。

二、充電控制

如果在充電的情況下對光伏電池的連接開關進行轉換讓電流通過光伏電池向電瓶充電，其電路拓撲結構是Zeta變換器，其等效電路如圖3所示。

等效Zeta變換器的工作原理如圖4所示，其中圖4（a）為開關管Q1導通時等效電路，圖4（b）為開關管Q1關斷時等效電路圖。若線路比較正常，電流如圖中箭頭方向所示，主開關管Q1導通時，光伏電池經D1向L1儲能，同時通過C1、L2向蓄電池供電；Q1關斷時，L1通過D3向C1充電，同時L2向電瓶充電。

Zeta變換器輸入、輸出電壓關系為：Uo=D1-DUi（2）由于Zeta變換器的負載為蓄電池，Uo的值將被箝位于蓄電池兩端的電壓。則Ui由Q1的占空比D確定，調節D就能找到光伏電池陣列最大功率點的電壓值Um和電流值Im，此時光伏電池以最大功率對蓄電池進行充電。

三、充電算法

合理的根據每個電瓶的狀況進行充電，是保障電瓶使用時間的一個有效方法，其中最理想的充電方式為三段式充電法，即恒流，恒壓，浮充三個階段充電。若將三段式充電法直接應用于光伏LED照明系統，最大的問題在于無法實現最大效率利用光伏電池的輸出；蓄電池的最大可接收電流Imax一般很大，第一階段的恒流充電亦無法實現。蓄電池智能充電策略必須最大限度提升光伏電池功率輸出，同時最大程度延長蓄電池使用壽命。結合光伏發電系統具體案例，總結出了一種非常可靠的充電方式，電瓶的存儲量直接關系到在夜晚LED照明設備的使用情況，整個夜晚的照明基本都是由儲電池提供的電量，每當發現到光伏電池能夠供電，DC-DC轉換電路開始工作時，電瓶顯示都在不飽和狀態這個時候電瓶的電壓應該低于蓄電池的最大電壓的上限UM（U

四、結束語

光伏LED照明系統控制器實現了太陽能的有效利用，延長了蓄電池的使用壽命，保證了LED可靠穩定工作。

參考文獻：

[1]渠建兵，趙紅東，王楊，盧偉.智能光伏節電照明系統設計[J].電子設計工程，2012，（16）.

[2]楊建中.談LED照明應用[J].農機使用與維修，2012，（3）.