一种小功率风与光互补路灯控制器论文和设计

全文摘要

一种小功率风与光互补路灯控制器，涉及一种路灯控制器，所述装置包括光伏电池、风力发电机、主控制器、蓄电池、逆变器、交流负载、直流负载；主控制器包括单片机及分别与单片机相连接的功率变换电路、电压和电流采集电路、功率开关管驱动电路、蓄电池放电控制电路；光伏电池和风力发电机经过主控制器与直流负载相连，并经蓄电池通过逆变器与交流负载相连；具体为：主控制器与直流负载、蓄电池相连，蓄电池与逆变器相连。本实用新型利用太阳能和风能的互补特性设计的一种小功率风光互补路灯控制器，具有输出稳定，电路效率高的优点。应用于街道和公路路灯装置。

主设计要求

1.一种小功率风与光互补路灯控制器，其特征在于，所述路灯控制器包括光伏电池、风力发电机、主控制器、蓄电池、逆变器、交流负载、直流负载；主控制器包括单片机及分别与单片机相连接的功率变换电路、电压和电流采集电路、功率开关管驱动电路、蓄电池放电控制电路；光伏电池和风力发电机经过主控制器与直流负载相连，并经蓄电池通过逆变器与交流负载相连；具体为：主控制器与直流负载、蓄电池相连，蓄电池与逆变器相连，逆变器与交流负载相连；主控制器中的光伏输出功率变换电路由驱动信号PWM1A连接到单片机，风能端输出功率变换电路由驱动信号PWM1B连接到单片机，电压电流采集电路将采集到的电压电流输出连接到功率开关管、驱动电路脉宽调制芯片TL494和单片机；蓄电池放电控制电路中放电电流反向输出连接单片机的比较器。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种小功率风与光互补路灯控制器，其特征在于，所述风能端和太阳能端最大输出电流由单片机输出的基准电压设置。

3.根据权利要求1所述的一种小功率风与光互补路灯控制器，其特征在于，所述脉宽调制芯片TL494组成的功率开关管驱动电路连接外部输出PWM1驱动信号。

4.根据权利要求1所述的一种小功率风与光互补路灯控制器，其特征在于，所述蓄电池放电控制电路反向输出连接单片机的比较器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种路灯控制器，特别是涉及一种小功率风与光互补路灯控制器。

背景技术

可再生能源是缓解石化能源消耗与环境污染问题的有效方法，综合利用与开发可再生能源有利于保护环境，保障社会的可持续发展，在能源的开发和利用过程中，我国以煤炭、石油等化石资源为主，对绿色可再生能源的开发利用率不高，面对日益严重的污染与资源枯竭的问题，太阳能和风能以其诸多优点备受重视，如：无污染、无安全隐患且储量丰富。但风力发电机和光伏电池在弱风力和阴雨天气等气候条件下无法保证发电量的不间断供应，对于无电网的未充分开发地区，单独使用一种发电方式需要相当大的储能设施。根据太阳能和风能在时间与地域上的互补性，风光互补的发电装置可以解决单一供电的不连续问题。目前应用领域广泛，可以为海岛、高速公路路灯供电，对提高无电网地区的居民生活水平起到重要作用。在新能源领域，风光互补路灯控制器可以把风能和太阳能转换为电能并存储到蓄电池组或直接给交流负载和直流负载供电。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种小功率风与光互补路灯控制器，本实用新型利用太阳能和风能的互补特性设计的一种小功率风光互补路灯控制器，可通过按键选择以调整其充放电参数适应新的蓄电池装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种小功率风与光互补路灯控制器，所述装置包括光伏电池、风力发电机、主控制器、蓄电池、逆变器、交流负载、直流负载；主控制器包括单片机及分别与单片机相连接的功率变换电路、电压和电流采集电路、功率开关管驱动电路、蓄电池放电控制电路；光伏电池和风力发电机经过主控制器与直流负载相连，并经蓄电池通过逆变器与交流负载相连；具体为：主控制器与直流负载、蓄电池相连，蓄电池与逆变器相连，逆变器与交流负载相连；主控制器中的光伏输出功率变换电路由驱动信号PWM1A连接到单片机，风能端输出功率变换电路由驱动信号PWM1B连接到单片机，电压电流采集电路将采集到的电压电流输出连接到功率开关管、驱动电路脉宽调制芯片TL494和单片机；蓄电池放电控制电路中放电电流反向输出连接单片机的比较器。

所述的一种小功率风与光互补路灯控制器，所述风能端和太阳能端最大输出电流由单片机输出的基准电压设置。

所述的一种小功率风与光互补路灯控制器，所述脉宽调制芯片TL494组成的功率开关管驱动电路连接外部输出PWM1驱动信号。

所述的一种小功率风与光互补路灯控制器，所述蓄电池放电控制电路反向输出连接单片机的比较器。

本实用新型的优点与效果是：

本实用新型控制器由升压型直流变换电路和单片机控制电路组成，可根据蓄电池的不同储能状态对光伏版与风力机输出进行功率控制。控制器使用微芯公司的PIC16F系列单片机，单片机输出基准信号到脉宽调制芯片，芯片根据负反馈输出不同占空比的PWM波来控制装置输出，控制器兼有过充电、过放电和短路保护等功能。

具有输出稳定，电路效率高的优点。应用于街道和公路路灯装置。

附图说明

图1是风光互补路灯控制装置结构图；

图2是主控制器的工作原理示意图；

图3是光伏电池板输出功率变换电路；

图4是风力发电机输出功率变换电路；

图5是蓄电池电流和电压采集电路；

图6是功率开关管驱动电路；

图7是蓄电池放电控制电路。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本实用新型进行详细说明。

风光互补路灯控制装置包括光伏电池、风力发电机、主控制器、蓄电池、逆变器、交流负载、直流负载。主控制器包括单片机及分别与单片机相连接的功率变换电路、电压和电流采集电路、功率开关管驱动电路、蓄电池放电控制电路。

光伏电池和风力发电机产生的风能和太阳能经过主控制器转换为电能给直流负载供电，或存储到蓄电池通过逆变器给交流负载供电。主控制器将光伏电池和风力发电机产生的风能和太阳能转换为电能给直流负载供电，或存储到蓄电池通过逆变器给交流负载供电，所述的主控制器与直流负载、蓄电池相连，蓄电池与逆变器相连，逆变器与交流负载相连，

主控制器中的光伏输出功率变换电路由驱动信号PWM1A连接到单片机，风能端输出功率变换电路由驱动信号PWM1B连接到单片机，电压电流采集电路主要用于控制充放电过程，将采集到的电压电流输出到功率开关管驱动电路脉宽调制芯片TL494和单片机。蓄电池放电控制电路中放电电流采样信号经放大、比较、反向输出给单片机的比较器，通过比较器中断程序来控制通断实现过流保护。

装置采用24V铅酸蓄电池，充电过程中设定白天以太阳能为主，风能为辅；夜晚，只有风能资源，以风能为主；风能端和太阳能端的最大输出电流可由单片机输出的基准电压设置。控制器利用单片机周期性地检测蓄电池电压，根据蓄电池所处状态设置其充电电压或电流大小。当过充电时，单片机发出PWM信号使开关管截止，切断充电回路；过放电时断开放电回路。通过检测太阳能端的输出电压来确定是否打开放电回路，通过串联在输出回路的开关管的占空比调节输出电流。当放电电流过大时，通过单片机的比较器中断关断输出，延时一定时间后再次接通；当蓄电池端通过放电时，关断放电回路。

光伏输出功率变换电路由脉宽调制芯片TL494所输出的驱动信号PWM1A驱动。风能端驱动信号为PWM1B,风力发电机输出三相交流点整流后和光伏电池板输出电压大致相同。蓄电池电压电流的采集主要用于控制充放电过程，电流采集芯片为MAX4080T,它将采样电阻两端的差分电压放大20倍后由5脚输出，采集蓄电池电压电流输出到TL494和MCU，用以控制输出功率。图5为以脉宽调制芯片TL494组成的功率开关管驱动电路，连接外部输出PWM1驱动信号。蓄电池放电控制电路中放电电流采样信号经放大、比较、反向输出给单片机的比较器，通过比较器中断程序来控制通断实现过流保护，同时，可通过单片机外接按键选择装置放电模式，可选择光控模式或固定时间模式。光控模式通过检测电池板电压来确定是否放电，固定时间放电则根据按键设置的小时数进行放电。

设计图

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主设计要求

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