基于新型基板封装技术的风光互补LED照明控制器设计 控制器, 电池板, 太阳能, 蓄电池, LED照明

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1 引言
目前，风光互补系统发展较快，风光互补控制器种类较多，但真正能很好的达到经济性.可靠性和安全性的系统还不多，其主要的原因之一是没有一个良好的控制系统.风光互补照明控制器工作在户外环境中，是风光互补系统的核心，对控制器的技术要求较高，在满足使用功能的前提下还要做到控制智能化.可靠化.寿命长.稳定性好.
常规的光伏控制器在蓄电池充满以后，会启动开路保护模式，断开太阳能电池板与蓄电池的充电回路，达到保护蓄电池的作用.但是对风光互补照明系统而言，在蓄电池过充时风机是不能直接进行开路保护，一般都是采用卸荷器对风机进行刹车.
本文通过深入研究风光互补照明系统工程应用存在的问题，结合多年的实践经验，提出了一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器设计方法，其采用新颖的电路和特殊的电路封装方式，很好的解决目前现有风光互补照明系统出现的刹车故障问题，提高了风光互补照明系统的可靠性.
2系统构成
如图1所示，风光互补照明系统由风力发电机.太阳能电池板.蓄电池.控制器和卸荷器等五大部分组成.


整个系统中，控制器的功能主要包括蓄电池的充放电管理.LED灯的通断及全功率/半功率控制.风机的充电及卸荷控制.系统软硬件方面的保护等.
3 系统设计
3.1控制器原理
风光互补控制器按功能模块分为控制电路与功率电路，如图2所示.


控制电路包括单片机.AD转换电路.显示按键电路.10驱动电路.硬件保护电路和接口电路;功率电路板采集到的蓄电池.太阳能电池板.LED灯的电压和电流信号通过接口电路送入AD转换电路，AD转换电路将信号转换为单片机能够识别的信号，送人单片机，由单片机对转换后的结果进行处理，然后给出控制指令，发送给显示按键电路和IO驱动电路;功率电路包括蓄电池电路.太阳能电池板电路.LED灯电路.风力发电机电路.卸荷比较电路.风机卸荷电路和接口电路，外部设备蓄电池.太阳能电池板.LED灯分别连接到蓄电池电路.太阳能电池板电路和LED灯电路，经风力发电机电路输出的电压信号送入卸荷比较电路，由卸荷比较电路比较，并发出控制指令至风机卸荷电路.
3.2常规卸荷控制方法
在风光互补照明系统中，当蓄电池过充或风速过高时需要对风机进行刹车，常用的保护控制方法是经过控制器AD转换电路采集风机整理输出电压，通过单限比较电路来判断风机卸荷与否.
如图3所示，Vcc-Wind.GND-Wind分别为风机整流后的输出端，LM393D为比较芯片，2脚为比较器输人参考电压端.3脚通过分压电阻R23.R24将风机输入电压输入到3脚.TVS为稳压.防冲击二极管，CIO为滤波电容.通过比较风机整流后的电压来产生门控型号Gate Shunt输出高，低电平来控制是否卸荷.


如图3所示，单限比较器很灵敏，理想情况下比较器的输入电压达到参考电压时，比较器切换输出状态，但是实际情况下风能随机性较大，产生的电压断断续续，比较器的开关特性为非线性，于是会造成比较器平繁的切换状态，抗干扰能力比较差.
这时控制风机卸荷的MOS开关管处于导通与半导通状态，MOS容易烧毁，造成控制器的损坏.