一種風光互補照明控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種風光互補照明控制系統(tǒng)，充分利用太陽能和風能互補，實現(xiàn)智能控制負載照明單元，提高負載的用電效率、延長蓄電池的使用壽命并提高整個風光互補發(fā)電系統(tǒng)的使用效率和使用壽命，節(jié)約能源，保證風能和太陽能的最高利用，還有具有防反接、防反充、定時等多重功能，包括風光互補控制器以及分別與所述風光互補控制器電控連接的風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池、照明單元，風光互補控制器包括：CPU控制模塊；風電轉換模塊，防反電路、采樣電路，電源電路、負載開關電路，LED燈狀態(tài)指示電路，風機手動剎車以及穩(wěn)壓浮充電路、定時電路、隔離電路。
【專利說明】—種風光互補照明控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風電光電互補供電應用【技術領域】，特別是一種風光互補照明控制系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]能源與環(huán)境問題已成為可持續(xù)發(fā)展面臨的主要問題，太陽能和風能作為重要的可再生能源，取之不盡、用之不竭，且利用其發(fā)電不會產(chǎn)生有害氣體，清潔干凈等優(yōu)點受到人們的重視，它們作為綠色環(huán)保新能源雖然暫時不能夠完全取代煤炭和石油，但從一定程度上可以減少煤炭和石油的用量，是適應時代發(fā)展和環(huán)保需求的新能源。近年來，小型的太陽能和風能的應用得到了快速地發(fā)展，更有著廣泛地應用前景
[0003]風光互補發(fā)電的優(yōu)勢在于:白天太陽光強時，風一般小，晚上沒有太陽光，但風一般較大；在夏季，風小而陽光較強，冬季，風大而陽光較弱。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性，因此風光互補發(fā)電系統(tǒng)是資源條件最好的獨立電源系統(tǒng)。
[0004]太陽能和風能的資源有時還是會出現(xiàn)不確定性導致發(fā)電與用電負荷的不平衡，目前風光系統(tǒng)都必須通過蓄電池儲能才能穩(wěn)定供電，但每天的發(fā)電量受天氣的影響很大，如何進一步節(jié)能，實現(xiàn)提高用電效率和使用壽命是一個急需解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對上述問題，本實用新型提供一種風光互補照明控制系統(tǒng)，充分利用太陽能和風能互補，實現(xiàn)智能控制負載照明單元，提高負載的用電效率、延長蓄電池的使用壽命并提高整個風光互補發(fā)電系統(tǒng)的使用效率和使用壽命，節(jié)約能源，保證風能和太陽能的最高利用，還有具有防反接、防反充、定時等多重功能。
[0006]本實用新型所采取的技術方案是這樣的:一種風光互補照明控制系統(tǒng)，包括風光互補控制器以及分別與所述風光互補控制器電控連接的風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池、照明單元，所述風光互補控制器包括:
[0007]CPU控制模塊；
[0008]分別與所述CPU控制模塊電控連接的:
[0009]風電轉換模塊，與所述風力發(fā)電機電控連接，用于將所述風力發(fā)電機輸出的三相交流電轉換成直流電，為所述蓄電池充電；
[0010]采樣電路，分別與太陽能組件、蓄電池電控連接，用于將來自所述蓄電池的電壓和經(jīng)太陽能組件轉化的電壓經(jīng)過所述采樣電路調整成與所述CPU控制模塊的電壓相匹配的電壓；
[0011 ] 電源電路，與所述蓄電池相連接，用于為所述風光互補控制器提供電源；負載開關電路，與所述照明單元電控連接，用于控制照明單元是否接通；
[0012]其特征在于:還包括:
[0013]防反電路，分別與所述風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池相連接；
[0014]LED燈狀態(tài)指示電路，所述LED燈狀態(tài)指示電路包括信息指示燈、工作指示燈、風光有電指示燈；
[0015]風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路，與所述風力發(fā)電機輸出和太陽能組件電控連接，用于使所述風力發(fā)電機停轉；以及將風力發(fā)電機輸出和太陽能組件輸出的電壓調整成與所述蓄電池電壓相匹配的電壓；
[0016]定時電路，與照明單元電控連接，用于設定所述照明單元的工作時間；
[0017]隔離電路，分別與所述風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路、負載開關電路相連接，用于防止CPU控制模塊的控制電路與照明單元以及風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路之間有電的連接而引起的干擾。
[0018]進一步的，所述CPU控制模塊為ATmegaS單片機，所述照明單元包括主燈LI和副燈L2。
[0019]進一步的，所述風電轉換模塊包括三相整流橋模塊，所述三相整流橋模塊的輸入端分別連接所述風力發(fā)電機的三相輸出端，所述三相整流橋模塊的輸出端連接所述防反電路，所述防反電路包括二極管DA、DB、DC。
[0020]進一步的，所述LED燈狀態(tài)指示電路包括與電源電路相連接的信息指示燈LED1、工作指示燈LED2，與所述太陽能組件的輸出端以及所述三相整流橋模塊的輸出端相連接的風光有電指示燈LED3，信息指示燈LEDl與單片機的PDO端口電控連接，工作指示燈LED2與單片機的PB5端口電控連接。
[0021]進一步的，所述電源電路模塊包括了穩(wěn)壓器件LM7805、電位器VR1、熔絲FU、二極管D1、電容C1、C2、C3，L7805將所述蓄電池輸出的電壓轉為+5V電壓，+5V用于所述CPU控制模塊以及其控制電路和隔離電路供電，電位器VRl與穩(wěn)壓器件LM7805的輸出端相連接后與單片機的PC2端口相連接，用于對+5V電壓分壓，調節(jié)所述照明單元的開燈電壓。
[0022]進一步的，所述定時電路包括4位的撥碼開關SW_DIP4，4位的撥碼開關SW-DIP4的每一位分別連接保護電阻R5、R6、R7、R8后與單片機的H)7、PD6, PD5, PD4端口相連接。
[0023]進一步的，所述風機手動剎車電路包括開關K，所述開關K與單片機的PD3端口電控連接，所述風機手動剎車電路包括還包括了 MOS管控制電路，MOS管控制電路包括了 MOS管Ql-a、Ql-b，MOS管Ql_a、Ql_b分別與三相整流橋模塊的輸出端電控連接，以實現(xiàn)開關K閉合后，MOS管Ql-a、Ql-b導通，將風力發(fā)電機的電壓強制拉短路，風力發(fā)電機阻力過大進而停轉。
[0024]進一步的，所述負載開關電路包括了 MOS管Q2、Q3，所述MOS管Q2、Q3分別與所述主燈LI和所述副燈L2電控連接。
[0025]進一步的，所述采樣電路包括二極管D20、D21、與所述太陽能組件輸出端相連接的分壓電阻R30、R31，分壓電阻R30、R31還與單片機的PCO端口電控連接；以及與所述蓄電池的輸出端相連接的分壓電阻R32、R33，分壓電阻R32、R33還與單片機的PCl端口電控連接，分別用于將蓄電池的輸出電壓和太陽能組件的輸出電壓降低后給單片機輸入。
[0026]進一步的，所述隔離電路包括分別與負載開關電路的MOS管Q2、Q3、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的MOS管控制電路——對應電控連接的光耦IC20、IC21、IC22，光耦IC20、IC21、IC22還分別與單片機的PB0、PB4、PB2端口電控連接，光耦IC20、IC21、IC22分別用于主燈LI的控制信號、副燈L2的控制信號、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的控制信號進行隔離。
[0027]本實用新型的有益效果是:通過對太陽能發(fā)電和風力發(fā)電以及對儲能設備蓄電池充電，根據(jù)實際環(huán)境能夠智能的控制照明單元的工作時間，從而保證LED燈單純的采用自身的太陽能發(fā)電和風力發(fā)電進行獨立長久的照明，達到智能控制LED輸出，從而節(jié)約能源的目的，因采用清潔能源，同時達到保護環(huán)境的目的，又能夠有效地對系統(tǒng)中的風機進行剎車保護，確保系統(tǒng)正常運行，使用方便，還有具有防反接、防反充等保護功能，更為安全可
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【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本實用新型的CPU控制芯片的外圍電路圖；
[0029]圖2是本實用新型的電源電路的電路圖；
[0030]圖3是本實用新型的風電轉換模塊和防反電路的電路圖；
[0031]圖4是本實用新型的采樣電路和隔離電路的電路圖；
[0032]圖5是本實用新型的負載開關電路的電路圖；
[0033]圖6是本實用新型的LED燈狀態(tài)指示電路的電路圖；
[0034]圖7是本實用新型的風機手動剎車以及穩(wěn)壓浮充電路的電路圖；
[0035]圖8是本實用新型的定時電路的電路圖；
[0036]圖9是本實用新型的風光互補控制器的原理圖。

【具體實施方式】
[0037]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0038]見圖1至圖9，本實用新型包括:風光互補控制器以及分別與所述風光互補控制器電控連接的風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池、照明單元，所述風光互補控制器包括:
[0039]CPU控制模塊；
[0040]分別與所述CPU控制模塊電控連接的:
[0041]風電轉換模塊，與所述風力發(fā)電機電控連接，用于將所述風力發(fā)電機輸出的三相交流電轉換成直流電，為所述蓄電池充電；
[0042]采樣電路，分別與太陽能組件、蓄電池電控連接，用于將來自所述蓄電池的電壓和經(jīng)太陽能組件轉化的電壓經(jīng)過所述采樣電路調整成與所述CPU控制模塊的電壓相匹配的電壓；
[0043]電源電路，與所述蓄電池相連接，用于為所述風光互補控制器提供電源；負載開關電路，與所述照明單元電控連接，用于控制照明單元是否接通；
[0044]其特征在于:還包括:
[0045]防反電路，分別與所述風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池相連接；
[0046]LED燈狀態(tài)指示電路，所述LED燈狀態(tài)指示電路包括信息指示燈、工作指示燈、風光有電指示燈；
[0047]風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路，與所述風力發(fā)電機輸出和太陽能組件電控連接，用于使所述風力發(fā)電機停轉；以及將風力發(fā)電機輸出和太陽能組件輸出的電壓調整成與所述蓄電池電壓相匹配的電壓；
[0048]定時電路，與照明單元電控連接，用于設定所述照明單元的工作時間；
[0049]隔離電路，分別與所述風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路、負載開關電路相連接，用于防止CPU控制模塊的控制電路與照明單元以及風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路之間有電的連接而引起的干擾。
[0050]進一步的，所述CPU控制模塊為ATmegaS單片機，所述照明單元包括主燈LI和副燈L2。
[0051]進一步的，所述風電轉換模塊包括三相整流橋模塊，所述三相整流橋模塊的輸入端分別連接所述風力發(fā)電機的三相輸出端，所述三相整流橋模塊的輸出端連接所述防反電路，所述防反電路包括二極管DA、DB、DC。
[0052]進一步的，所述LED燈狀態(tài)指示電路包括與電源電路相連接的信息指示燈LED1、工作指示燈LED2，與所述太陽能組件的輸出端以及所述三相整流橋模塊的輸出端相連接的風光有電指示燈LED3，信息指示燈LEDl與單片機的PDO端口電控連接，工作指示燈LED2與單片機的PB5端口電控連接。
[0053]進一步的，所述電源電路模塊包括了穩(wěn)壓器件LM7805、電位器VRl、熔絲FU、二極管D1、電容C1、C2、C3，L7805將所述蓄電池輸出的電壓轉為+5V電壓，+5V用于所述CPU控制模塊以及其控制電路和隔離電路供電，電位器VRl與穩(wěn)壓器件LM7805的輸出端相連接后與單片機的PC2端口相連接，用于對+5V電壓分壓，調節(jié)所述照明單元的開燈電壓。
[0054]進一步的，所述定時電路包括4位的撥碼開關SW_DIP4，4位的撥碼開關SW-DIP4的每一位分別連接保護電阻R5、R6、R7、R8后與單片機的H)7、PD6, PD5, PD4端口相連接。
[0055]進一步的，所述風機手動剎車電路包括開關K，所述開關K與單片機的PD3端口電控連接，所述風機手動剎車電路包括還包括了 MOS管控制電路，MOS管控制電路包括了 MOS管Ql-a、Ql-b, MOS管Ql_a、Ql-b分別與三相整流橋模塊的輸出端電控連接，以實現(xiàn)開關K閉合后，MOS管Ql-a、Ql-b導通，將風力發(fā)電機的電壓強制拉短路，風力發(fā)電機阻力過大進而停轉。
[0056]進一步的，所述負載開關電路包括了 MOS管Q2、Q3，所述MOS管Q2、Q3分別與所述主燈LI和所述副燈L2電控連接。
[0057]進一步的，所述采樣電路包括二極管D20、D21、與所述太陽能組件輸出端相連接的分壓電阻R30、R31，分壓電阻R30、R31還與單片機的PCO端口電控連接；以及與所述蓄電池的輸出端相連接的分壓電阻R32、R33，分壓電阻R32、R33還與單片機的PCl端口電控連接，分別用于將蓄電池的輸出電壓和太陽能組件的輸出電壓降低后給單片機輸入。
[0058]進一步的，所述隔離電路包括分別與負載開關電路的MOS管Q2、Q3、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的MOS管控制電路——對應電控連接的光耦IC20、IC21、IC22，光耦IC20、IC21、IC22還分別與單片機的PB0、PB4、PB2端口電控連接，光耦IC20、IC21、IC22分別用于主燈LI的控制信號、副燈L2的控制信號、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的控制信號進行隔離。
[0059]下面對本實用新型的的各個電路結合實施例進行詳細說明。
[0060]蓄電池正負極分別為BAT+、BAT-，太陽能組件的輸出端為S+、S-，風力發(fā)電機的三相輸出端口分別為W1、W2、W3
[0061]一、CPU控制模塊
[0062]ATmega8單片機的外圍電路圖如圖1所示，ATmega8單片機的PC2 口為開燈電壓調節(jié)端口 ；PC1 口為蓄電池采樣電壓端口 ；PC0 口為太陽能組件采樣電壓端口 ；H)7、ro6、ro5和PD4四個口為定時控制端口 ；PD3 口為風機手動剎車控制端口 ；PD0 口為信息指示燈狀態(tài)端口 ；PB5 口為工作指示燈狀態(tài)口 ；PB4 口為副燈L2的控制端口 ；PB2 口為風機手動剎車的控制端口及穩(wěn)壓浮充端口 ；ΡΒ0 口為主燈LI的控制端口，PD3為開關K的連接控制端口。
[0063]二、風電轉換模塊
[0064]風電轉換模塊的電路圖如圖3所示，由于風力發(fā)電機的輸出為三相交流電，本實用新型中通過三相整流模塊MDS100-10對三相交流電進行整流，使之輸出為直流電。
[0065]三、防反電路
[0066]防反電路的電路圖如圖3所示，防反二極管DA、DB、DC構成的防反電路具有防太陽能組件反接功能，防反二極管DA串聯(lián)于太陽能組件正極和蓄電池正極之間，防反二極管DA的允許電流方向為太陽能組件正極流向蓄電池正極方向，防反二極管DC串聯(lián)于三相整流橋模塊的輸出端和蓄電池正極之間，防反二極管DC的允許電流方向為三相整流橋模塊的輸出端流向蓄電池正極方向，具有的功能:防止蓄電池向太陽能組件反向充電；防止太陽能組件反接；防止在夜間風力發(fā)電機對太陽能組件充電。
[0067]四、采樣電路
[0068]采樣電路的電路圖如圖4所示，采樣是因為蓄電池的輸出電壓和太陽能組件的輸出電壓會較高，必須用電阻分壓把兩者的電壓降低后給單片機輸入，因為單片機的電源電壓就+5v。采樣電路包括二極管D20、D21、與太陽能組件的輸出端相連接的分壓電阻R30、R31，分壓電阻R30、R31還與單片機的PCO端口電控連接；以及與蓄電池的輸出端相連接的分壓電阻R32、R33，分壓電阻R32、R33還與單片機的PCl端口電控連接，設計中采用電阻分壓原理對太陽能組件的輸出電壓和蓄電池的輸出電壓進行采樣，并用接地電容進行濾波，然后輸送到單片機的A/D轉換端口，二極管D20、D21是防止太陽能組件和蓄電池接反形成負電壓損壞CPU。
[0069]五、隔離電路
[0070]隔離電路的電路圖如圖4所示，隔離電路包括分別與負載開關電路的MOS管Q2、Q3、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的MOS管控制電路——對應電控連接的光耦IC20、IC21、IC22，光耦IC20、IC21、IC22還分別與單片機的PB0、PB4、PB2端口電控連接，三個光耦IC20、IC2UIC22分別用于主燈LI的控制信號、副燈L2的控制信號、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的控制信號進行隔離，隔離后的信號分別作用于控制主燈LI狀態(tài)的MOS管Q2、控制副燈L2狀態(tài)的MOS管Q3、控制關停風機及穩(wěn)壓浮充的MOS管Ql_a、Ql_b。光耦隔離電路使被隔離的兩部分電路之間沒有電的直接連接，主要是防止因有電的連接而引起的干擾，特別是低壓的控制電路與外部高電壓電路之間。如不進行信號隔離，也容易反串脈沖電壓到單片機，造成死機等現(xiàn)象，使得系統(tǒng)抗干擾能力強，能使系統(tǒng)更好的高效、高質量的電量轉換及資源被利用，經(jīng)濟效益樂觀。
[0071]六、電源電路
[0072]電源電路的電路圖如圖2所示，電源電路包括了穩(wěn)壓器件LM7805、電位器VR1、熔絲FU、二極管D1、電容C1、C2、C3，控制器中不同模塊電路的供電電壓等級不同，主要有+12V和+5V這兩個電壓等級，而且要求他們之間相互隔離。離網(wǎng)型風光互補系統(tǒng)是一個獨立的供電系統(tǒng)，因此需要有一個輔助電源電路來滿足整個控制器的電壓要求，在設計中采用了LM7805穩(wěn)壓器件，經(jīng)LM7805穩(wěn)壓器件后輸出+5V電壓，用于單片機及其外圍電路與隔離電路，電位器VRl與穩(wěn)壓器件LM7805的輸出端相連接后與單片機的PC2端口相連接，用于對+5V電壓分壓，調節(jié)照明單元的開燈電壓，用于調節(jié)兩路負載光源主燈L1、副燈L2的開關燈電壓，使風光互補控制器用在不同的地區(qū)可以根據(jù)環(huán)境要求來預先調節(jié)開關燈電壓，使得整個系統(tǒng)隨時都處于最佳的充放電狀態(tài)，因而進一步提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用壽命，熔絲FU起到過流和短路保護的作用，Dl是對蓄電池的防反接保護，電容Cl、C2、C3起濾波作用。
[0073]七、負載開關電路
[0074]負載開關電路的電路圖如圖5所示，負載開關電路包括了 MOS管Q2、Q3以及二極管D2、D3, MOS管Q2、Q3分別與主燈LI和副燈L2電控連接，Q2，Q3是控制主燈LI和副燈L2是否接通，二極管D2、D3對負載的照明單元的輸入端起保護作用。
[0075]八、LED燈狀態(tài)指示電路
[0076]LED燈狀態(tài)指示電路的電路圖如圖6所示，信息指示燈LED1、工作指示燈LED2與電源電路相連接，風光有電指示燈LED3與太陽能電池的輸出端以及三相整流橋模塊的輸出端相連接，信息指示燈LEDl與單片機的PDO端口電控連接，工作指示燈LED2與單片機的PB5端口電控連接，風光有電指示燈LED3正端只和風機的輸出直接連接，風機直流輸出和太陽能組件輸出之間差了個防反二極管，LED3和太陽能組件是間接連接的。
[0077]信息指示燈LEDl，這個燈它有兩種指示作用，分別是“欠壓”和“夜間”，如信息指示燈LEDl快速閃，表示太陽能組件輸出接近開燈電壓，如信息指示燈LEDl連續(xù)閃，表示太陽能組件輸出低于開燈電壓，如如不閃，表示太陽能組件輸出高于開燈電壓，如如不閃，表示太陽能組件輸出高于開燈電壓，如平光，表示處于欠壓狀態(tài)。這樣設計為了節(jié)約資源，如果用兩個燈，會顯得燈多而凌亂。
[0078]當控制器接上接上蓄電池后，蓄電池中有電時，工作指示燈LED2就會每秒閃一次，說明負載可工作。
[0079]當控制器接上太陽能組件和風機后，若有光照或風力發(fā)電機轉動，風光有電指示燈LED3就會亮，說明太陽能組件和風力發(fā)電機能發(fā)電。
[0080]九、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路
[0081]風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路圖如圖7、圖1所示，風機手動剎車電路包括開關K，開關K與單片機的TO3電控連接，風機手動剎車電路包括還包括了 MOS管控制電路，MOS管控制電路包括了 MOS管Ql-a、Ql-b, MOS管Ql_a、Ql-b分別與三相整流橋模塊的輸出端電控連接，
[0082]開關K閉合，單片機收到后將兩個MOS管Ql-a、Ql_b導通，將風力發(fā)電機的電壓強制拉短路，風力發(fā)電機阻力過大而停轉，避免在高速運轉帶來慣性、機械振動造成葉片損傷又很好的將能量利用。
[0083]開關K不閉合時，在單片機檢測到蓄電池達到過充狀態(tài)了，通過單片機PWM控制，控制MOS管輸入信號的占空比，來控制MOS管Ql-a、Ql-b的通斷，使風力發(fā)電機輸出和太陽能組件輸出達到和蓄電池一樣的電壓，從而實現(xiàn)穩(wěn)壓浮充。
[0084]10、定時電路
[0085]定時電路的電路圖如圖8所示，副燈L2為定時輸出，可通過4位撥碼開關SW-DIP4來設定幾個小時后自動關燈，就是燈啟動后開始記幾個小時，到時間后副燈自動熄滅。如撥動撥碼開關SW-DIP4，使之電平為0011，那么就是在3小時后自動關燈。
[0086]本實用新型的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0087]1.利用太陽能和風能互補，由于二者在時間上的互補性，使發(fā)電時間變長，提高了能源的利用率。
[0088]2、具有主燈和副燈兩路照明，可以實現(xiàn)傍晚主燈、副燈全亮增加照明、至接近午夜開始關掉副燈結緣能源，天明路燈全部熄滅的程序流程自動控制功能；或常規(guī)光控控制。
[0089]3、第2路副燈可以設定定時輸出，可光控可定時，通過定時電路用戶可以根據(jù)自己的需要通過設定選擇定時時間；
[0090]4、采用無觸點開關設計，雙路負載照明單元有多種輸出控制選擇；
[0091]5、具有蓄電池過充電與過放電保護的效果；
[0092]6、防止反充功能，有效防止蓄電池向太陽能電池充電；
[0093]7、防蓄電池反接功能；
[0094]8、防太陽能組件反接功能；
[0095]9、設置強制停轉風力發(fā)電機功能，方便風機的調試與安裝。
[0096]系統(tǒng)測試
[0097]在測試中，選用100W風力發(fā)電機，60W的單晶硅太陽能組件，12V鉛酸蓄電池，2個LED 光源 L1、L2。
[0098]為建立一個供電電壓穩(wěn)定、均衡的系統(tǒng)，就需把風力發(fā)電機和太陽能電池組件發(fā)出的電能儲存起來，穩(wěn)定地向用電器供電。閥控密封式鉛酸蓄電池有成本低、容量大及免維護的特性，是風光互補發(fā)電系統(tǒng)儲能的首選，在本裝置中采用12V免維護鉛酸蓄電池。
[0099]本系統(tǒng)中采用LED光源，LED照明光源是一種新型固態(tài)冷光源，它具有節(jié)約能亮、電壓低、電流小和亮度高的特點，適合用于風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，且可省去逆變器。
[0100]測試參數(shù):
[0101]蓄電池額定配接電壓 12V
[0102]蓄電池欠壓電壓 10.5V
[0103]蓄電池過充電壓13.8V
[0104]控制器第I路主燈輸出電流1A
[0105]控制器第2路副燈輸出電流1A
[0106]光控開燈電壓 3.5V
[0107]光控關燈電壓 4.0V
[0108]控制器第2路副燈定時范圍f 16小時
[0109]太陽能組件配接最大功率 120W
[0110]風力發(fā)電機配接最大功率 120W
[0111]控制器最大總輸入配接功率240W
[0112]智能風光互補控制器的光控作用，是通過利用太陽能組件實現(xiàn)的，當傍晚光線變暗時，主燈、副燈自動全売，程序自動進入計時狀態(tài)，接近午夜時系統(tǒng)開始關掉副燈，能夠起到節(jié)能的作用。
[0113]對于本風光互補控制器，設定好的光控開燈電壓是3.5V，關燈電壓是4V，這都是太陽能組件的輸出電壓。從白天到傍晚，太陽能組件電壓逐漸降低，電壓降低至3.5V時，自動開燈，夜晚到天明，太陽能組件電壓開始上升，上升至4V時，燈自動熄滅。開燈電壓和關燈電壓之間有個回差，也就是說，如果是原來5V向3V下降壓到3.6-4V之間，燈不會開啟。如果是原來3V向上升壓到3.5-3.9V之間，燈也不會開啟。
[0114]電源電路中包括了一個電位器VR1，電位器VRl的作用是用來作為開燈調節(jié)控制器來設定開燈電壓。開燈電壓可以通過電位器VRl改變，如果要改變開燈電壓，只要將太陽能組件電壓改變到要開燈的電壓，然后旋動電位器VR1，剛好開燈就可以，關燈就是此時的開燈電壓加0.5V。也可以修改為4.5V和5V，這些是經(jīng)驗值，在城市中，路燈上調一般都是這樣的，然而對于城市郊區(qū)的路燈應該調為3.5V-4.5V較好，這是因為環(huán)境不同，背景光照不同。
[0115]環(huán)境從暗變亮，或者環(huán)境從亮變暗，關燈和開燈都會有一定的延遲，為20S左右，對于環(huán)境而言，這樣是為了避免光的干擾的，例如，路燈裝在上坡路或下坡路，汽車燈顛簸后，照到了太陽能組件上，不進行延時，那就會關燈了。
[0116]通過4位撥碼開關來設定幾個小時后自動關燈，就是燈啟動后開始記幾個小時，到時間后副燈自動熄滅。如撥動撥碼開關，使之電平為0011，那么就是在3小時后自動關燈。因為一晝夜分別為12小時，通過4位撥碼開關完全能夠達到所需要設定的時間
[0117]閉合風機手動剎車電路的開關K，程序收到后將兩個MOS管Ql-a、Ql_b導通，將風力發(fā)電機的電壓強制拉短路，風力發(fā)電機阻力過大而停轉。風力發(fā)電機在正常轉動中，撥動開關后在一分鐘內(nèi)就會慢慢停下來，因不同風力發(fā)電機的慣性和阻力有所不同，所以停轉時間也有差異，對于系統(tǒng)中所用的100W小型風力發(fā)電機而言,停轉時間大致為30秒。
[0118]LED3為風光有電指示燈，當控制器接上太陽能組件和風力發(fā)電機后，若有光照或風力發(fā)電機轉動，LED3就會亮，說明太陽能組件和風力發(fā)電機能發(fā)電。
[0119]LED2為工作指示燈，當控制器接上接上蓄電池后，如果蓄電池中有電時，LED2就會每秒閃一次，說明負載可以工作。
[0120]LEDl為信息指示燈，這個燈有兩種指示作用，分別是“欠壓”和“夜間”，這樣可以節(jié)約資源，如果用兩個燈會顯得燈太多，太凌亂。給太陽能組件提供一個光源，當光源照射到太陽能組件上，如果LEDl快速閃動，則表示太陽能組件輸出電壓接近開燈電壓，如果LED2連續(xù)閃動，則表示太陽能組件輸出電壓低于開燈電壓，如果LEDl不閃，則表示太陽能組件輸出電壓高于開燈電壓，如平光，則表不處于欠壓狀態(tài)。
【權利要求】
1.一種風光互補照明控制系統(tǒng)，包括風光互補控制器以及分別與所述風光互補控制器電控連接的風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池、照明單元，所述風光互補控制器包括: CPU控制模塊； 分別與所述CPU控制模塊電控連接的: 風電轉換模塊，與所述風力發(fā)電機電控連接，用于將所述風力發(fā)電機輸出的三相交流電轉換成直流電，為所述蓄電池充電； 采樣電路，分別與太陽能組件、蓄電池電控連接，用于將來自所述蓄電池的電壓和經(jīng)太陽能組件轉化的電壓經(jīng)過所述采樣電路調整成與所述CPU控制模塊的電壓相匹配的電壓； 電源電路，與所述蓄電池相連接，用于為所述風光互補控制器提供電源；負載開關電路，與所述照明單元電控連接，用于控制照明單元是否接通； 其特征在于:還包括: 防反電路，分別與所述風力發(fā)電機、太陽能組件、蓄電池相連接； LED燈狀態(tài)指示電路，所述LED燈狀態(tài)指示電路包括信息指示燈、工作指示燈、風光有電指示燈； 風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路，與所述風力發(fā)電機輸出和太陽能組件電控連接，用于使所述風力發(fā)電機停轉；以及將風力發(fā)電機輸出和太陽能組件輸出的電壓調整成與所述蓄電池電壓相匹配的電壓； 定時電路，與照明單元電控連接，用于設定所述照明單元的工作時間； 隔離電路，分別與所述風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路、負載開關電路相連接，用于防止CPU控制模塊的控制電路與照明單元以及風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路之間有電的連接而引起的干擾。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU控制模塊為ATmegaS單片機，所述照明單元包括主燈LI和副燈L2。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述風電轉換模塊包括三相整流橋模塊，所述三相整流橋模塊的輸入端分別連接所述風力發(fā)電機的三相輸出端，所述三相整流橋模塊的輸出端連接所述防反電路，所述防反電路包括二極管DA、DB、DC0
4.根據(jù)權利要求3所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述LED燈狀態(tài)指示電路包括與電源電路相連接的信息指示燈LED1、工作指示燈LED2,與所述太陽能組件的輸出端以及所述三相整流橋模塊的輸出端相連接的風光有電指示燈LED3，信息指示燈LEDl與單片機的PDO端口電控連接，工作指示燈LED2與單片機的PB5端口電控連接。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電源電路模塊包括了穩(wěn)壓器件LM7805、電位器VR1、熔絲FU、二極管D1、電容Cl、C2、C3，L7805將所述蓄電池輸出的電壓轉為+5V電壓，+5V用于所述CPU控制模塊以及其控制電路和隔離電路供電，電位器VRl與穩(wěn)壓器件LM7805的輸出端相連接后與單片機的PC2端口相連接，用于對+5V電壓分壓，調節(jié)所述照明單元的開燈電壓。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述定時電路包括4位的撥碼開關SW-DIP4，4位的撥碼開關SW-DIP4的每一位分別連接保護電阻R5、R6、R7、R8后與單片機的TO7、TO6、TO5、PD4端口相連接。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述風機手動剎車電路包括開關K，所述開關K與單片機的PD3端口電控連接，所述風機手動剎車電路包括還包括了 MOS管控制電路，MOS管控制電路包括了 MOS管Ql-a、Ql_b，MOS管Ql_a、Ql_b分別與三相整流橋模塊的輸出端電控連接，以實現(xiàn)開關K閉合后，MOS管Ql-a、Ql-b導通，將風力發(fā)電機的電壓強制拉短路，風力發(fā)電機阻力過大進而停轉。
8.根據(jù)權利要求2所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述負載開關電路包括了 MOS管Q2、Q3,所述MOS管Q2、Q3分別與所述主燈LI和所述副燈L2電控連接。
9.根據(jù)權利要求2所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述采樣電路包括二極管D20、D21、與所述太陽能組件輸出端相連接的分壓電阻R30、R31，分壓電阻R30、R31還與單片機的PCO端口電控連接；以及與所述蓄電池的輸出端相連接的分壓電阻R32、R33，分壓電阻R32、R33還與單片機的PCl端口電控連接，分別用于將蓄電池的輸出電壓和太陽能組件的輸出電壓降低后給單片機輸入。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種風光互補照明控制系統(tǒng)，其特征在于:所述隔離電路包括分別與負載開關電路的MOS管Q2、Q3、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的MOS管控制電路——對應電控連接的光耦IC20、IC21、IC22，光耦IC20、IC21、IC22還分別與單片機的PBO、PB4、PB2端口電控連接，光耦IC20、IC21、IC22分別用于主燈LI的控制信號、副燈L2的控制信號、風機手動剎車及穩(wěn)壓浮充電路的控制信號進行隔離。
【文檔編號】H05B37/02GK204090223SQ201420450030
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】錢穎, 丁南菊, 朱芳 申請人:無錫科技職業(yè)學院