浅析独立光伏LED照明系统

摘要：光伏电池板是整个系统最昂贵的部件，为有效利用太阳能，需要对系统进行最大功率点跟踪；蓄电池是整个系统最脆弱的部件，为了使电池的寿命得到延长，要根据每个电池的不同使用情况对电池进行维护及充电。电瓶的传输需要采用的一定驱动电路才能保证LED照明设备可靠稳定地工作。

关键词：LED；照明；系统；光伏电池

中图分类号：TM923.34 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 18-0012-01

一、系统组成

独立光伏LED照明系统工作时，光伏电池阵列吸收光能并将其转化为电能，经蓄电池储存供LED照明负载使用。常规的光伏LED照明系统DC-DC变换线路及LED变压器和镇流器是有不同的线路组成，这样的设计存在着严重的弊端，安全性能比较底。两部分电路原理和结构十分相似，同时光伏LED照明系统充电和放电不会同时进行，如果想提高系统的稳定性和使传输线路得到升级就必须应用双项的变换器系统。如果我们应用有功率比较底的变压器，这样就会使整个系统出现功率降低等现象，如果在电瓶电量下降及光照不明显的情况下，这样就不能很好的完成LED正常使用情况。所以本设计将Zeta/Speic双向变换电路引入到系统中来，其结构如图1所示。

充电及放电的路线我们应用Zeta/Sepic双向变换器，一个元件两种用法他可以自由的合理转换电瓶和LED的负载量安全有效。如果在电瓶充电的基础下变换器会将路线转换到光伏电池，电流经过Zeta转换器改变模式向蓄电池充电，转换器的主要功能是完成对电瓶的充电及发电控制。如果在放电的情况下它就会切换线路到LED照明设备，电瓶的存储量是根据Sepic转换器来负责供电的转换装置的任务保持输出的电流电压平稳LED恒流驱动及放电等功能。

Zeta/Sepic双向变换器及其在光伏LED照明体系中所采用的线路如图2所示，其由继电器开关S1、S2，功率开关管Q1、Q2，电感L1、L2及电容C1组成。如果电子元件在没有变化的状况下，可以通过增加S1、S2，使电路结构更适合于光伏LED照明系统。S1主要完成光伏电池与LED照明负载间的切换控制；S2的功能就是路线安全的保障，每当电路和电瓶出现故障时当主电路故障或蓄电池异常时它可以很快的断掉电瓶于输送线路的联系避免事故的发生，增加了系统安全指数。

二、充电控制

如果在充电的情况下对光伏电池的连接开关进行转换让电流通过光伏电池向电瓶充电，其电路拓扑结构是Zeta变换器，其等效电路如图3所示。

等效Zeta变换器的工作原理如图4所示，其中图4（a）为开关管Q1导通时等效电路，图4（b）为开关管Q1关断时等效电路图。若线路比较正常，电流如图中箭头方向所示，主开关管Q1导通时，光伏电池经D1向L1储能，同时通过C1、L2向蓄电池供电；Q1关断时，L1通过D3向C1充电，同时L2向电瓶充电。

Zeta变换器输入、输出电压关系为：Uo=D1-DUi（2）由于Zeta变换器的负载为蓄电池，Uo的值将被箝位于蓄电池两端的电压。则Ui由Q1的占空比D确定，调节D就能找到光伏电池阵列最大功率点的电压值Um和电流值Im，此时光伏电池以最大功率对蓄电池进行充电。

三、充电算法

合理的根据每个电瓶的状况进行充电，是保障电瓶使用时间的一个有效方法，其中最理想的充电方式为三段式充电法，即恒流，恒压，浮充三个阶段充电。若将三段式充电法直接应用于光伏LED照明系统，最大的问题在于无法实现最大效率利用光伏电池的输出；蓄电池的最大可接收电流Imax一般很大，第一阶段的恒流充电亦无法实现。蓄电池智能充电策略必须最大限度提升光伏电池功率输出，同时最大程度延长蓄电池使用寿命。结合光伏发电系统具体案例，总结出了一种非常可靠的充电方式，电瓶的存储量直接关系到在夜晚LED照明设备的使用情况，整个夜晚的照明基本都是由储电池提供的电量，每当发现到光伏电池能够供电，DC-DC转换电路开始工作时，电瓶显示都在不饱和状态这个时候电瓶的电压应该低于蓄电池的最大电压的上限UM（U

四、结束语

光伏LED照明系统控制器实现了太阳能的有效利用，延长了蓄电池的使用寿命，保证了LED可靠稳定工作。

参考文献：

[1]渠建兵，赵红东，王杨，卢伟.智能光伏节电照明系统设计[J].电子设计工程，2012，（16）.

[2]杨建中.谈LED照明应用[J].农机使用与维修，2012，（3）.