咸寧膠體蓄電池太陽能路燈

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太陽能光伏高壓放電燈照明系統(tǒng)，高壓氣體放電燈是一種髙效電光源，包括金屬鹵化物燈、高壓鈉燈等。高壓鈉燈是第三代綠色照明光源，它具有發(fā)光、耗電少、壽命長以及透霧能力強等優(yōu)點，被廣泛應用于市政路燈系統(tǒng)。常用功率有150W、250W和400W，是光伏照明系統(tǒng)實現功能性照明的理想對象。該光源供電宜采用高頻方式，可消除燈光的工頻頻閃，提髙發(fā)光效率，也可延長燈的壽命。為了使高壓鈉燈等髙壓氣體放電燈能夠穩(wěn)定地工作，該光伏照明系統(tǒng)需要直流升壓電路、高頻逆變電路、電子鎮(zhèn)流和啟輝電路。整個系統(tǒng)包括光伏電池、全封閉免維護鉛酸蓄電池和光伏路燈照明控制器。光伏照明系統(tǒng)工作在蓄電池充電狀態(tài)時，一方面希望能保持光伏電池輸出功率大，另一方面又要考慮到蓄電池的電流接受能力，根據蓄電池的不同狀態(tài)，充電電路可采取不同策略進行充電控制。對于一個蓄電池而言.選擇適當的充電方法，不只是可以延長蓄電池的使用壽命，而且還可以提髙充電效率。蓄電池的充/放由于光伏照明系統(tǒng)多工作在室外，環(huán)境溫度變化較大，而鉛酸蓄電池的電壓特性具有明顯的負溫度系數，2V的蓄電池約為一OmV/*C。也就是說如果不考慮蓄電池的溫度補償，一個在25*C能夠正常工作的充電器，在OX：時不一定能給蓄電池提供和保持足夠的電量；而在50X：時，該充電器會導致該蓄電池嚴重的過充。合理地考慮溫度變化范圍，充電器應該根據蓄電池的溫度系數給予某種形式的補償。采取式（4.1)來確定浮充電壓L/h其中LTpo和T。分別為基準點的浮充電壓和溫度值，CT為電壓溫度系數。L/f=Uf〇+(T—T〇)Ct(4.1)同樣，放電的截止電壓也要考慮溫度特性的影響，這樣才可以使蓄電池的壽命得到大限度的延長。蓄電池充電控制器可以是單片機為核心芯片型的，也可以是集成電路為核心芯片型的。光伏照明系統(tǒng)各部分容的選取配合，需要綜合考慮成本、效率和可靠性。隨著光伏產業(yè)的迅速發(fā)展，光伏電池的價格正在逐步下降，然而它仍是整個系統(tǒng)中昂貴的部分。它的容量選取直接影響著整個系統(tǒng)的成本，其容量選擇時還要考慮每天夜里照明小時數，一般不必按整晚照明考慮，以節(jié)省造價。相比較而言，蓄電池價格較為低廉，因此可以選取相對較大容量的蓄電池，盡可能充分利用光伏電池所發(fā)出的功率。另外，在與照明負載配合時，應該考慮到連續(xù)陰天的情況，對系統(tǒng)容里留出一定裕度。對光伏照明系統(tǒng)來講，由于蓄電池容量選擇相對較大，蓄電池充電很難達到浮充電階段，基本都停留在快充電階段；換句話說如果蓄電池經常能達到浮充電階段，說明光伏電池板容量相對于蓄電池容選擇過大或蓄電池容量相對于光伏電池板容量擇過小。因此會由于蓄電池浮充電電流的限制，造成光伏能的浪費。蓄電池容量選擇要每日用電的放電深度不大于40%～50%。光伏電池板的發(fā)電容量、蓄電池容量和每日照明用電電量之間應有合理的匹配關系。高壓鈉燈燈泡啟動后，燈管兩端電極之間產生電弧，由于電弧的高溫作用使管內的鈉汞受熱蒸發(fā)成為汞蒸氣和鈉蒸氣。陰極發(fā)射的電子在向陽極運動過程中.撞擊放電物質鈉汞原子，使其獲得能量產生電離激發(fā)，然后由激發(fā)態(tài)回復到穩(wěn)定態(tài)，或由電離態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，構成循環(huán)。多余的能量以光輻射的形式釋放，便產生了光。高壓鈉燈中放電物質蒸氣壓很髙，即鈉原子密度高，電子與鈉原子之間碰撞次數頻繁，使共振輻射譜線加寬，出現其他可見光譜的輻射，因此髙壓鈉燈的光色較好。髙壓鈉燈同其他氣體放電燈泡一樣，工作呈弧光放電狀態(tài)，伏安特性曲線為負斜率，即燈泡電流上升，而電壓卻下降。在恒定電源條件下，為了燈泡穩(wěn)定地工作，電路中串聯(lián)一個具有正阻特性的電路元件來平衡這種負阻特性，穩(wěn)定工作電流，該元件稱為鎮(zhèn)流器或限流器。電阻器、電容器和電感器等均具有限流作用。另外，高壓鈉燈啟動時需要在電弧管兩端提供3000V以上、lp以上寬的高壓脈沖，將放電氣體擊穿導電。因此配合髙壓鈉燈工作需要一個啟輝電路，在燈啟動前發(fā)出固定間隔的髙壓脈沖;燈啟動點燃后，應該能夠立即停止脈沖，以免影響高壓鈉燈壽命。

高頻電壓源通過鎮(zhèn)流器實現向高壓鈉燈的恒電流供電，啟輝器可以并聯(lián)在高壓鈉燈兩端，。在高壓鈉燈點亮之前提供啟輝所需要的3000V以上電壓脈沖。燈點燃后，啟輝器和高壓鈉燈兩端電壓降低，其電壓低于啟輝器的門檻工作電壓，啟輝器停止工作。庭院燈光伏照明系統(tǒng)，庭院光伏照明系統(tǒng)主要使用節(jié)能燈和金屬鹵化物燈。節(jié)能燈其照明功率相對較小，多用于景觀、庭園等的低亮度照明。每只節(jié)能燈功率在幾瓦到十幾瓦左右，光伏系統(tǒng)使用的金鹵燈容量一般為幾十瓦。小功率的光伏照明系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)相對較為簡單，有些其至不使用單片機控制。如工作點采用CVT控制，供電可以用直流供電。蓄電池充電電路可采用直流降壓電路。通過控制開關器件的開通占空比，改變充電電流從而改變母線電容電壓以及光伏電池輸出電流，從而實現光伏電池的輸出功率點控制。可以使用MPPT或CVT方式，跟蹤光伏電池輸出的大工作點電壓。照明供電電路采用直流升壓電路，可以使用CilK電路、半橋電路以及推挽電路。如圖4.13,采用兩個丌關器件的推挽電路實現直流/交流變換，并通過變壓器實現升壓。PWM控制可以有兩種方案：其一，使用單片機控制，用其自帶的pwM或I/O端口進行開關器件的PWM驅動，輸出電壓的穩(wěn)壓反饋由單片機A/D采樣實現；其二，使用開關電源的PWM芯片控制。其自帶電壓反饋輸入端，好處是不需要占用單片機的PWM和A/D資源。對允許直流供電的節(jié)能燈，只要直流供電電壓即可，免除其后的逆變環(huán)節(jié)。交流逆變可采用單相全橋逆變電路，其中含有4個開關器件，兩路互反PWM分別驅動。PWM信號可用單片機產生，正弦交流控制可以用三角波比較法實現。負載控制可由單片機或邏輯電路數字化控制?控制原則如下：避免蓄電池過度放電；天黑后定時供電點燈、定時關閉；對蓄電池充電和發(fā)電的剩余電童進行管理。

光伏并網系統(tǒng)與傳統(tǒng)直流輸電逆變站的區(qū)別可以從以下幾個方面來比較:。①用途，太陽能光伏系統(tǒng)主要作為可再生性的分布式電源，向立發(fā)電系統(tǒng)或者電力網絡供電，負有一般電力系統(tǒng)電源的特點；而直流輸電逆變站主要用在系統(tǒng)互聯(lián)，或者是背靠背系統(tǒng)的連接，或者用在兩個頻率不同的系統(tǒng)之間作為聯(lián)絡線。雖然二者結構大體相同，但二者屬于不同的電力系統(tǒng)元件。②能量洗動，光伏并網系統(tǒng)的傳輸能量來源于光伏電池，從對光伏電池的分析可以看出，輸出的電壓和電流曲線是非線性的，二者之間有一定的約束條件，并且受光照強度和溫度的影響，輸出功率會有變化。苠流輸電逆變站的功率來源來自與三相整流器相連接的電力線路，雖然說在逆變站處可以通過對逆變器的控制，改變輸出無功量，但有功輸出一定是與逆變站上側的線路有功一致的，是不可控的?？傊?，光伏并網系統(tǒng)直流側的伏安特性曲線呈非線性，輸出特性比較“軟”，但輸出有功和無功輸出都是可控的，在一定條件下甚至可以實現有功和無功的解耦控制。③傳輸的能量等級，光伏并網系統(tǒng)受光伏電池的輸出限制，所能輸出的功率并不很髙，功率等級主要為kW至MW級。而傳統(tǒng)的以電流源方式進行的直流輸電HVDC作為電力系統(tǒng)的聯(lián)絡線，其逆變站功率等級為GW級。④控制方式，光伏并網系統(tǒng)中需要對電流和功率進行控制，從而出現了電流內環(huán)控制和功率外環(huán)控制。內環(huán)控制主要采用各種優(yōu)化的PWM控制策略，對給定的電流波形進行跟蹤，外環(huán)控制主要是為光伏并網系統(tǒng)工作在大工作點而采取的MPPT控制。傳統(tǒng)的PCC直流輸電逆變站除了直流輸電特有的控制和調制外，主要是使用可控硅實現逆變側系統(tǒng)電壓的換向控制，而新型直流輸電則采用PWM技術，控制逆變輸出波形，實現對電網電壓的跟蹤。光伏逆變器電流源并網，并網逆變器一般使用橋式電路，逆變器輸出以電流源方式并網接人電網，其基本原理就是將自換相電流源橋式電路的交流端并聯(lián)在電網上，適當地調節(jié)橋式電路交流側輸出電流的相位和幅值，就可以使該電路送出有功電流，實現光伏電源并網的目的。圖中直流問路的電感是實現電流源的主要器件，為了改善并網電流的波形，在交流側要加濾波電容器，光伏電池要串聯(lián)電感才能接在相應的直流母線上。

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