高亮度LED太阳能路灯照明系统设计方案

2012-04-02 12:00

　　在传统的太阳能路灯系统中，通常经过防电流倒灌二极管将太阳能板与蓄电池直接相连，这将导致太阳能板的利用效率低，同时容易使蓄电池长期处于欠充满状态，造成其使用寿命的缩减。本文在研究太阳电池电路模型的基础上，提出了一种数模混合的最大功率点追踪（Maxim Power Point Tracking，简称MPPT）策略，它可最大程度地利用太阳能，同时对固态光源LED 的驱动电路做了研究，最后用实验验证了该方案的高效性和实用性。

　　一、引言

　　随着固态光源的发展，LED 的应用已不再仅仅局限于指示灯领域，它凭借寿命长，光效高等优点在现代照明体系中日益凸现优越性。伴随着光伏技术的发展，大功率高亮度LED 更以其高效、节能而进一步引起了社会各界对该光源的广泛关注。但目前，LED 太阳能路灯还存在因灯驱动电路导致LED 光衰现象及太阳能利用率不高等不足。业界普遍认为LED的恒流驱动对抑制光衰效果显着。

　　传统的太阳能路灯充电系统中，通常经过防电流倒灌二极管将太阳能板与蓄电池直接相连，这将导致太阳能板的工作点偏移最大功率点（MaximPower Point，简称MPP），而未有效利用太阳能板的可输出功率；同时容易使蓄电池因供能不足而长期处于欠充满状态，造成寿命缩减。本文在研究太阳电池电路模型的基础上，分析了恒压追踪[1]、扰动观察[2，3]等最大功率追踪（MPP Tracking，即MPPT）法，提出了一种数模混合的MPPT 策略，它可使太阳电池的输出稳定在MPP 附近，从而有效利用了太阳能板可输出的最大功率。

　　二、太阳电池的电路模型

　　图1 示出太阳电池的电路模型。通常，材料内部的等效并联电阻Rsh 值大，而材料内部的等效串联电阻Rs 值很小。

太阳电池的电路模型