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电容器太阳能草坪灯的规划

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电容器太阳能草坪灯的规划

发布日期:2018-05-03 作者: 点击:

跟着经济的展开和社会的行进,人们对动力提出了越来越高的要求,寻找新动力已成为当时人类面临的火燎课题。南阳太阳能路灯因为太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和满意性,太阳能被认为是二十一世纪最重要的动力。太阳能的存储是太阳能产品展开的要害,现在首要选用各种电池,但是电池的充电时间长、寿数短以及不环保一直是太阳能产品展开的瓶颈,而超级电容器作为一种充电快、寿数长、绿色环保型储能元件,它给太阳能产品的展开带来了新的活力。本文具体介绍了一种超级电容器太阳能草坪灯的规划及结束办法。该草坪灯很好的结合了太阳能和超级电容器的优势,它无需设备其他电源,就能够主动发光,还能够根据环境光线的强弱主动控制灯的开关,而且设备便利、不用布线、作业安稳可靠、免保护、环保无污染、运用寿数长,可广泛运用于广场绿地、小区草坪等场所。

1规划选择

1.1光源的选择

因为LED技术现在现已结束了要害性打破,一同功用价格比也有较大地前进。现在的LED寿数已可抵达100000h以上,南阳太阳能路灯而且作业电压低,非常适宜运用于太阳能草坪灯上。其他,LED由低压直流供电,其光源控制本钱低,能够调度明暗,并可一再开关,而且不会对LED的功用发作不良影响。因而,从可靠性、性价比、色温文发光功率等几个方面归纳考虑,规划时可选择额定电压为3.3V、作业电流为6mA的超亮LED作为光源。因为草坪灯不但要有装饰作用,还要有必定的照明功用,故可选择8个LED运用。

南阳太阳能路灯

1.2太阳能电池的选择

太阳能电池是根据半导体PN结的光伏效应原理把太阳光能转化为电能的半导体器件,是超级电容器太阳能草坪灯的中心器件。南阳太阳能路灯电池功用的好坏直接抉择着能量的改换功率及输出电压的安稳性,一同也直接抉择了超级电容器太阳能草坪灯的功用。因而,规划时应选用性价比比较好的单晶硅太阳能电池。

因为地球上各个区域的太阳年总辐射量与均匀峰值日照时数不同,太阳能草坪灯的规划和灯的运用地理位置是有联络的,太阳能电池组件额定输出功率和灯具的输入功率之间的联络大约是2~4:1,具体比例要根据灯的每天作业时间以及对连续阴雨天的照明要求抉择。本系统的太阳能电池的功率为3.3V×0.006×8=0.1584W,假定每天作业12个小时,太阳能电池功的功率为40%,每天有用作业时间为5小时,则可选用3W/6V的太阳能电池。

1.3超级电容的选择

因为太阳能电池的输入能量极不安稳,一同草坪灯只是在周围光线较弱时才发光,因而必需装备蓄电系统才华有用作业。现阶段广泛选用铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池或Ni-H蓄电池,但选用蓄电池作为蓄电系统有许多缺陷:首要可充电型蓄电池的充电次数有限(小于1000次),运用寿数较短;其次,因为其化学结构的影响,它不能进行大电流充电;第三,蓄电池需求有防过充、防过放以及温度补偿等控制电路,而且控制电路比较复杂;第四,可充电型蓄电池首要运用化学反响来进行充放电,电池中的废物会对环境发作污染,不属于环保产品。

因而,本产品中选用超级电容做为储能元件。该电容具有法拉级的超大电容量,超强的荷电坚持才华,且漏电流非常小,8小时电压下降率小于5%;无须特其他充电电路和控制放电电路,充电灵敏,而且能够在仅高于其漏电流(典型值约为1mA)的情况下充电,因而,即使在阴天,太阳能电池也能对超级电容器充电;与蓄电池比较,其过充、过放都不对其寿数构成负面影响,可靠性高、运用寿数长(充放电循环寿数在10万次以上);此外还具有优秀的温度功用,可在-40℃~75℃的环境温度中正常运用;无污染,是一种绿色电源;可焊接,而且不存在象蓄电池那样触摸不健壮等问题。

本太阳能草坪灯产品选用锦州凯美动力有限公司出产的6个2.5V/150F超级电容器组成的5.0V/225F电容器模块,其单只电容器产品的ESR(DC)只需20mΩ,直径25mm,高为48mm。5V/225F超级电容器充电时间为(在充电电流为450mA的情况下):

式中:C-电容器额定容量;△U-电容器作业电压改动;I-电容器充电电流;t-电容器充电时间。

超级电容器放电时间为:

式中:ESR为电容器的直流内阻。5V/225F超级电容器可从5V放电到0.6V。

2系统控制电路的规划

2.1充电电路

本系统中的充电电路由防过压和防反充电路构成,图1所示为其充电电路,图中的ZD1为5.6V稳压二极管,当电池电压高于5.6V时,Q2导通,硅电池全部电流经过电阻Q2消耗掉,当硅电池电压降到5.6V以下时,Q2到,硅电池给超级电容充电,并一同保护超级电容。

防止反充电控制电路能够确保在太阳能电池输入电压低于超级电容电压时,超级电容不会反向对太阳能电池充电,防止构成不用要的能量损耗。反充电控制可由图1中的二极管D1来结束,这个二极管选用肖特基二极管,因为肖特基二极管的导通压降比一般二极管低。

2.2驱动LED稳压电路

因为所选用的LED灯的额定电压为3.3V,而超级电容器的电压为5.0V,而且超级电容器在放电过程中电压会不断下降,因而需求有稳压电路来驱动LED。

本文选用CMOS工艺制造且静态电流极低的VFM开关型DC/DC升压稳压器,该芯片内部包括VFM控制电路、LX开关驱动晶体管、基准电压单元、振荡器、过失比较放大器、电压采样电阻、LX开关保护电路等。芯片外部只需求一个电感、一个输出电容和一个肖特基二极管就能够供应安稳的低噪声输出电压。该稳压器具有8μA的极低输入电流、低纹波、低噪声特性,功率可抵达80%,并具有0.6V的极低发起电压,输出电压精度可达±2.5%。

其间331C外围的电感和二极管会影响改换功率,此外,电容和电感也会影响输出波纹。因而。规划时应选择适宜的电感、电容和肖特基二极管以获得较高的改换功率和较低的波纹和噪声。根据331C的数据手册,本规划选择47μH且小于0.5Ω的电感和47μF的低ESR的钽电容。用于整流的二极管对DC-DC的功率影响很大,虽然一般的二极管也能够使DC-DC电路作业正常,但是会下降DC-DC改换器5%~10%的功率,所以D3选用正导游通电压较低、反响时间较短的肖特基二极管lN5817。

2.3光控电路

超级电容器太阳能草坪灯需求光控开关电路来控制LED的开关。以便在周围环境光线变暗时点亮LED,并当光线变亮时关闭LED。有些光控开关电路选用光敏电阻来开关LED,也能够直接选用太阳能电池做光敏开关,因为太阳能电池特性比光敏电阻好。

U1为带施密特触发器的六反相器74HC14,其间的多谐振荡器由第二个反相器与R5和C1构成。这样,在白日光线变亮时,太阳能电池电压升高,74HC14的1脚为高电平,74HC14的2脚为低电平,8脚相同输出低电平,三极管Q1到,LED关断。而当光线变暗时,太阳能电池电压下降到必定程度时,HC14的1脚为低电平,HC14的2脚为高电平,多谐振荡器初步振荡,并经过Y4输出高、低电平,Q2时而导通时而到,此时只需调度R6和C1的值,以把亮光频率调度到人眼不能分辩即可,这样做的最大长处是能够延长草坪灯作业时间。经实践检验,该电路能够每天连续作业10小时以上,完全能够抵达用户的运用需求。


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