白光LED路灯充电器电路设计

联网奠定了基矗PIC16F874 的I/O 资源丰富， 共有A、B、C、D、E 五个I/O口， 每个I/O 口除了基本用途外还有一些特殊功能。丰富的资源和强大的功能， 使之十分适合于作为控制系统的控制核心芯片。

　　2.2 系统的工作过程分析

　　充电器系统的控制框图如图4 所示。

　　由图4 可以看出， 在蓄电池充电阶段， 控制回路电压环仅由太阳电池电压构成。此时， 电压环的输出为电流环的给定，通过检测主电路中蓄电池的充电电流与给定电流相比较来改变SG3525 的输出脉冲宽度， 使太阳电池的电压跟踪给定电压。由图1 可知， 当太阳电池电压下降， 在稳态时， 太阳电池电压等于给定电压， 电流环的给定亦为稳定值， 蓄电池的充电电流等于给定电流; 反之， 当太阳电池电压小于给定电压时，SG3525 输出脉冲宽度作用于驱动电路以驱动功率器件， 使其导通占空比减小， 蓄电池充电电流变小， 工作电压增加， 电路达到稳态时太阳电池电压等于给定电压。在过充电阶段， 两个电路均起作用， 电压环由太阳电池电压构成的电路和蓄电池构成的电路组成， 此时， 蓄电池电压和给定太阳电池工作电压之和大于太阳电池电压， 偏差信号经过PI 调节后加到SG3525 的电流输入端， 使SG3525 输出脉冲宽度减小， 蓄电池充电电流变小。由图1 可知， 太阳电池实际工作电压渐渐增大， 直到稳态时， 工作于开路状态， 蓄电池充电电流为零， 从而实现了过充保护。

　　此外可以通过Modbus 通信标准使模块控制器以主( 即上位机) —从( 即下位机) 方式进行通信， 对光伏充电器的运行情况和LED 灯的运行情况通过若干控制器或其它Modbus设备通过RS485 总线组建成Modbus 网络， 可以成功地实现网络化远程监控系统。

        3 太阳电池的最大功率点跟踪(MPPT)

　　对于光伏充电系统来说， 系统首先采用太阳电池阵列对蓄电池进行充电， 以化学能的形式将太阳能储存在蓄电池中。在这个过程中， 由于光伏阵列的伏安特性具有强烈非线性的特点， 在控制策略中通常采用自寻最优控制方式使太阳电池工作在最大功率点处。整个控制过程可以分解成两个阶段进行：

　　(1) 确定出太阳电池工作在最大功率点时的输出电压值Uref;

　　(2) 改变太阳电池对蓄电池的充电电流使太阳电池的输出电压稳定在Uref。

　　这两个阶段是由控制电路通过检测太阳电池的输出电压和电流， 采用逐次比较法来实现的。它的搜索起始点应在接近阵列开路电压处， 在稳态工作点上的时候光伏阵列的工作电压值应在最大功率电压值附近搜索， 其搜索的幅度越小，MPPT 的精度就越高。其最大功率点跟踪控制过程如图5 所示， 它保证系统不论在何种日照及温度条件下， 始终使太阳能光伏阵列工作在最大功率点， 使充电器系统工作时获得较高的稳定性和输出效率。

　　4 结论

　　经实际运行表明， 该LED 路灯光伏充电器系统具有以下显着优点：

　　( 1) LED 固体光源具有耐抗震、抗冲击、光效高、寿命长和无污染;

　　( 2) 电路具有结构简单、工作稳定可靠、性价比高、实时性强等特点;

　　( 3) 使用双闭环的控制策略， 较好地改善了蓄电池的工作状态， 保证了充电质量;

　　( 4) 实现LED 路灯光伏充电器的自动充电过程， 提高了蓄电池的使用寿命;

　　( 5) 使用通用型号的蓄电池， 便于推广应用和现有普通光源路灯的更新换代;

　　( 6) 利用取之不尽， 用之不竭无污染的太阳能， 不用挖坑布线， 体现了绿色能源环保利用。