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    边远山区风光互补路灯电路控制系统

    由于偏远山区和农村缺电,农村道路上几乎没有安装路灯,非常不利于居民夜间出行。风能和太阳能发电中的应用已逐渐成熟,风光互补路灯发电系统的并网应用推动了其产业技术的进步。边远山区和农村,空气污染少,建筑遮蔽少,地形开阔,太阳能和风能较为丰富。因此,可以充分考虑利用景观资源,安装风光互补路灯,改善居民的居住环境。
    系统各部分的工作过程如下:控制器检测光伏电池的输出电压和电流,根据光伏阵列的输出电压和电流值计算光伏阵列输出的最大功率点,并通过MPPT算法控制DC/DC电路,使DC/DC输出电压始终高于光伏系统输出电压和电流异常或故障时的最大功率点,对光伏发电系统进行封锁并进行故障检修。控制器根据检测到的风速启动风机发电系统,通过不可控整流滤波输出风机输出的三相通信电压。控制器检测到输出电压和电流值后,根据电池电压为电池提供合适的充电电压;当电池电量充足,风扇输出电压过高时,控制器启动卸载电路,对风扇进行维护。直到发电机风速超过正常要求时,发电机风速被阻断。控制器对蓄电池进行处理,通过对蓄电池电压、电流、温度的巡检控制蓄电池的充放电,并对蓄电池进行过充、过放电维护。系统控制电路景观互补路灯控制系统电路主要分为光伏发电、风力发电、电池管理、LED电流控制四部分,各部分电路及控制方法如下。光伏发电存的问题是,光伏电池的输出特性受外界环境影响很大,电池表面温度和日照强度的变化会导致输出特性发生较大变化。
    给定的温度和光照强度下,光伏电池特定的工作点达到最大输出功率,称为最大功率点。然而,由于太阳能电池的输出特性是混沌的、非线性的,其数学模型难以确定,用解析方法无法求得最大功率。为了使电池充电过程中始终工作最大功率点,最大功率点跟踪(MPPT)技术应运而生。它参与光伏电池与电池之间的最大功率跟踪环节,不仅可以跟踪光伏阵列的最大输出功率,还可以输出稳定的电压给电池充电。其目的是当环境发生变化时,使太阳能电池板最大功率点调整其工作点。具有MPPT功能的主电路如图2所示。
    主电路的工作原理是:控制器检测主电路的电压和电流,计算太阳能电池的输出功率,并根据采样的电压和电流值结合MPPT算法输出脉宽调制信号。通过改变MOSFET开关的占空比,达到buck电路电压上下控制,进而达到最大功率输出,保证电池的稳定充电。
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