太阳能高压气体放电灯智能控制系统

4 系统软件控制设计

本系统平台的运行主要通过89C51单片机进行控制，包括能量管理控制，MPPT策略，采样判断，发PWM脉冲。

Buck电路的PWM脉冲由单片机直接给出，固定频率33 kHz。由图2给出的太阳能输出特性曲线可知，通过调节占空比，改变太阳能电池端电压，
   

同时不断检测太阳能电池的最大功率点，保证太阳能电池输出电压为输出特性曲线上对应的电压。

全桥逆变电路由于要改变逆变开关频率，因此，一般单片机的PWM功能都不能胜任。在本系统中，采用单片机通过I/O口直接输出可变频脉冲方波的形式。为精确控制脉冲时间和死区时间，通过定时器中断程序实现发脉冲过程，这样做的好处是可以方便的通过调整定时器的定时频率从而改变方波信号的频率。

除了充放电的智能控制外，系统还加入了对系统运行中的特殊情况的处理，例如太阳能电池板短时间被遮挡或天气骤然变化造成的充电电压跌落；高压钠灯由于故障无法正常照明造成启辉器反复启辉等，实现了照明系统的智能控制。

5 实验结果

在如图1所示的太阳能照明系统上，进行实验。系统包括：4块75W太阳能电池板串联，最大功率点输出电压68 V，3块100 Ah免维护铅酸蓄电池串联，充电电路为buck斩波电路，全桥逆变电路采用功率MOSFET开关管，输出侧接250 W高压钠灯。

在实验中，对蓄电池的充电过程进行了记录，表l为一天中记录的充电阶段蓄电池充电电流和端电压实验数据。



供电系统的全桥逆变输出电压波形如图5所示，其中pu为标么值。通过镇流器电感，高压钠灯两端的电流波形如图6所示，根据变压器的变比和输入输出电压计算，符合本文理论，验证了本文理论的正确性。实验中测得：蓄电池端电压38．O V，蓄

电池输出电流6．1 A，则蓄电池输出功率为231．8W，测得逆变输出侧功率为210 W，则系统的效率为91．0％。实验结果表明，系统无论是充电状态还是逆变状态都具有很高的效率。



6 结 论

本文提出了一种新型太阳能高压气体放电灯照明的智能控制系统，通过实验，结果表明：采用最大功率点及三段式充电策略，有效提高充电效率和蓄电池的使用寿命。采用变开关频率控制输出功率，实现了高压纳灯的正常启辉和稳定、长时间照明，配合单级式全桥逆电路，有效提高了能量转换率，效率达到90％以上。应该说，具有智能控制系统的太阳能式高压钠灯照明系统有着非常广阔的发展应用前景。