太陽能LED照明用一體化電源設計

張隆恩，宋仲康

（武漢理工大學 湖北 武漢 430070）

1 引言

從目前的具體分析來看，太陽能LED照明用一體化電源能夠有效的改變傳統利用中分體式設計結構存在的設計復雜、效率較低和可靠性不強等問題。而為了對太陽能LED照明用一體化電源的具體利用效果進行提升，深化分析，實現太陽能LED照明用一體化電源設計的整體性提高十分的必要。基于此，討論分析太陽能LED照明用一體化電源的具體設計，了解其基本的構成、軟硬件的具體特征及其控制系統等現實意義十分的顯著。

從目前的具體分析來看，太陽能LED照明用一體化電源能夠有效的改變傳統利用中分體式設計結構存在的設計復雜、效率較低和可靠性不強等問題。而為了對太陽能LED照明用一體化電源的具體利用效果進行提升，深化分析，實現太陽能LED照明用一體化電源設計的整體性提高十分的必要。基于此，討論分析太陽能LED照明用一體化電源的具體設計，了解其基本的構成、軟硬件的具體特征及其控制系統等現實意義十分的顯著。

2 系統的構成

從目前社會中利用的常規太陽能LED照明產品組成分析來看，產品的構成元件具有多樣性，比較基礎的元件有LED路燈光源/儲能蓄電池以及充放電控制器等等。在所有使用的構件當中，出于對充放電控制器和橫流驅動電源的獨立性考慮，分體式的設計方案被廣泛的應用。在這樣的方案中，具體的利用需要對產品進行選型，這樣才能夠形成完整的控制驅動系統。

常規的太陽能LED照明控制系統其穩定性、可靠性都比較弱，主要是因為分體式的設計無法實現系統的統一控制，在系統進行調整后，將系統的控制和驅動在同一電路中進行實現，這樣，不僅系統的整體性和效率得到了提升，太陽電池組件整體的功率匹配也會明顯的提升，這對于太陽能燈具的成本降低和節能環保目標的實現意義重大。就具體的設計分析來看，要在同一主電路當中實現控制驅動的一體化，需要采用雙向直流變換器電路。

3 電路設計

在太陽能LED照明的一體化電源設計中，為了實現一體化電源的具體利用，需要對電路的具體運行做詳細全面的設計，以下便是對電路設計的研究和分析。

3.1 電路結構

從具體的設計來看，雙向DC/DC變換器是主電路的重要組成，其主要分為隔離型和非隔離型兩大類。在一體化電源的設計中，采用非隔離的新型雙向變換拓撲為主電路進行設計便可以得到基本的電路結構圖。在電路結構當中，電容、電感以及繼電器的切換開關等都要做好相應的布置，這樣，電路結構在具體的使用中，開關的隔離保護作用會得到有效的發揮，電源系統的整體可靠性也會有明顯的提升。

3.2 工作模式分析

電路結構在具體的應用中其會呈現兩種完全不同的模式，即充電模式和放電模式。就放電模式的分析來看，蓄電池儲能是太陽照明采用的基本形式，但是從蓄電池的具體電壓提供來看，其一般為12V，而在LED光源負載的具體工作中，其工作電壓的范圍在30至36V之間，從二者的差異性進行考慮，要想讓蓄電池的供電滿足基本的光源負載工作電壓要求，必須要對其進行電壓的升級。因此在具體設計的時候，放電管理利用等效的變換電路，如此，蓄電池可以通過放電電路對LED的光源負載進行放電，隨著放電行為進行，蓄電池向電感的充電得以完成，電容負載的供電也可以有效實現。基于LED照明光線的特性，采用等效變換電路恒流輸出為其供電。對放電模式進行具體的分析發現控制系統通過時時的采樣實現電流的輸出，通過控制調整開關，輸出電流可以進行調節和改變，系統對LED光源負載的恒流驅動便可以實現。

太陽能LED照明系統中有放電必然會有充電，所以充電模式也是此系統分析中必須要清楚掌握的內容。從具體的分析來看，變換電路要對蓄電池進行充電儲能，可以利用太陽能光伏電池的等效降壓來實現，所以在開啟主導開關的時候，太陽電池向蓄電池進行儲能。在連續沒有光照的情況下，系統會利用預留的市電互補輸入接口實現對電能的補充。就目前的資料分析來看，非線性輸出特性是光伏電池具有的明顯特征，所以其最大功率的輸出只有在某一電壓下才能夠實現。為了實現系統中光電能量轉換效率的提升，利用最大功率點的跟蹤算法控制充電電路，跟蹤太陽電池的最大功率點的目標可以準確的實現，為了實現這一效果，具體的設計中利用MPPT跟蹤控制進行實現。

4 控制系統設計

從具體的分析來看，太陽能LED照明用一體化電源要真正的實現，不僅要做好系統的一體化設計，對具體的系統控制也要進行強化。從具體的分析來看，控制系統的目的實現需要由多組件進行配合，而就目前的控制系統分析來看，其構成十分的復雜，具體的有數據采集變換處理單元以及控制信號輸出等具體內容。在進一步的控制分析中發現，其中，對各項參數信息進行采集分析和處理的是數據采處理單元，其將參數信息送入轉換口并通過AD對其進行轉換，之后在利用程序算法，這些信息的調用便可以實現。

5 結語

太陽能在目前的社會應用中越來越廣泛，積極的進行太陽能的開發和利用能夠有效的減少化石能源的開發和利用，這不僅對于能源節約有重要的意義，對生態環境保護也有重要的意義。在LED照明中，積極的使用太陽能可以減少我國電能供應的壓力，而對太陽能LED照明用一體化電源進行詳細的設計，不僅能夠提升太陽能的利用效率，更能夠將傳統太陽能利用的缺陷進行改善，這無論是對太陽能的利用實效提升，還是對城市照明系統的基礎建設強化都有重要的價值。

[1] 汪義旺，曹豐文，張波，等.新型太陽能光伏LED照明驅動控制器的設計[J].電氣應用，2012(14)：32-34.

[2] 馬永紅，于久昌.太陽能LED教室照明系統控制器的研究與設計[J].電源技術應用，2015(9)：25-28.