太阳能市电混合灯

　　没有任何储能元件的 SDL 会遭遇光强度频仍变迁的影响。另外，日落伍需求备份。这里给出了混杂灯的设想。它应用太阳能光伏板和主电源并供应恒定的光输入。纵然电池板输入下降至 10%，该设想也能够应用太阳能。按比例缩小主电源上的负载。
　　新唐凭仗其尖端的电池监控芯片组解决计划推进电动汽车市场新唐凭仗其尖端的电池监控芯片组解决计划推进电动汽车市场2024年3月4日

　　所提出的混杂灯的框图如图1所示。它由一系列 LED 灯构成：A1 至 A9。这些灯均由五个串连的 1 W 红色 LED 构成。这些 LED 应用 LED 驱动电路举行操纵。

　　图 1 拥有 9 个 LED 灯的混杂灯设想框图，此中每一个灯由 5 个串连连贯的 1 W 红色 LED 构成，所有 LED 均应用 LED 驱动电路举行操纵。
　　LED 应用 30 瓦峰值 (Wp) PV 面板以及适配器（AC-DC 转换器）供电，如图 1 所示。LED 驱动器经由过程 MCU 的 9 个数字输入 (DO) 引脚举行操纵。太阳能电池板电压 Vpvs 应用分压器电路举行感测，并连接到 MCU 的 ADC 输出引脚。类似地，流过第一 LED 阵列 A1 的电流被感测并连接到另一个 ADC 引脚。适配器输入电压 VMF 应用分压器电路举行感测，并连接到 MCU 的数字输出 (DI) 引脚。这是一个数字旌旗灯号，用于检测适配器电源是不是可用。多一个 DO 引脚连接到“适配器待机模式”引脚，以缩小当所有阵列均由太阳能电池板供电且适配器空载时适配器损耗的功率。
　　电路原理图

　　图2所示为电路图。适配器输入 VM 连接到电路的顶部（赤色）导轨。经由二极管 D19 (1N5822) 后，电压 VMD 施加到电路上。异样，旁边轨（黄色）连接到太阳能电池板输入 Vpv。经由二极管D20后，电压Vpvd被施加到电路。大滤波电容器 C2 (10000 ?F 35V) 连接在面板端子之间。该电容器将排除面板电压的俄然变迁，以便固件安稳运转。

　　图 2所提出的混杂灯的电路图，此中适配器输入 VM 连接到电路的顶部（赤色）导轨，太阳能电池板输入 Vpv 连接到旁边导轨（黄色）。
　　细致表现了阵列 A1 的 LED 驱动电路。阵列 A1 由 5 个串连的红色 LED 构成。经由过程R1连接到接地端；10 Ω、2 W 电阻。R1 (Ipv1) 两头的电压降连接到 MCU IC3 ATMEGA 8 的 ADC1（引脚 24），如图3所示。A1 由两个 PNP 晶体管 T3 和 T4 (2N4033) 驱动。晶体管T3由MCU的数字输入PD0经由过程NPN晶体管T1（BC546）操纵。PD0 旌旗灯号应用 IC1 (74HCT04) 的非门反转。该旌旗灯号驱动晶体管 T2，晶体管 T2 又驱动 T4。

　　当 PD0 为低电平时 → T3 封闭，T4 开启（A1 开启太阳能，绿色指示灯 LED2 开启）当 PD0 为高电平时 → T3 开启，T4 封闭（A1 开启市电，赤色指示灯 LED1 开启）以异样的体式格局，别的阵列A2至A9经由过程它们各自的数字输入旌旗灯号来操纵。请注意，电阻器 R2 至 R9 连贯至 LED 阵列的阳极。如许做是为了缩小布线，由于单根地线连接到 A2 至 A9 最初 LED 的所有阴极。

　　图3 MCU连贯图。
　　MCU 和 LED 驱动电路由稳压器 IC4 (LM7805) 供电。其输出经由过程 D21、D22、R77 和 R78 连接到 VMD 和 Vpvd 电源轨。是以，太阳能或市电电源都可供应 5 伏电压。

　　图 4表现了所有数字输入的电路图。它包孕两个 74HCT04 IC（IC1 和 IC2），用于反转统共 9 个数字输入旌旗灯号。18 条输出线经由过程 18 个二极管 D1 至 D18 (1N4148) 连接到 LED 驱动电路。图 5表现了带有 LED 驱动电路和 MCU 接口的组装 PCB。

　　图 4所有数字输入的互连图，18 条输出线经由过程 18 个二极管（D1 至 D18）连接到 LED 驱动电路。

　　适配器（AC-DC转换器）抉择

　表现原型中应用的适配器输入电压为 18 V。然而，现实情况下，为了立室太阳能电池板最大功率 (Vmp) 时的电压，咱们需求 17.5 V。串连一个二极管能够将电压下降约 0.7 V . 有一些适配器能够在 ±10% 容差范围内调理输入电压。应用这类范例的适配器，能够将输入电压配置为17.5V。
　30 Wp、2' x 2' 太阳能电池板（顶部）和 18V、3 A 适配器（底部）的照片。应用二极管将电压降低到靠近现实的 17.5 V，以立室太阳能电池板的 Vmp。
　　规格和计较
　　太阳能电池板规格以下：
　　额外功率 (P) = 30 Wp
　　最大功率时的电压 (Vmp) = 17.5 V
　　最大功率时的电流 (Imp) = 1.714 A
　　LED灯的计较以下：
　　白光 LED 的正向电压 = 3.12 V
　　经由过程阵列 A1 的电流 = [17.5 – (5 x 3.12)] / 10Ω = 0.19 A阵列 A1 损耗的功率 = 17.5 * 0.19 = 3.325 W9 个 LED 阵列损耗的功率 = 9 x 3.325 = 29.9 W算法

　　如前所述，混杂灯从太阳能光伏电池板和适配器猎取电力。假如两个电源均存在，则它会运转最大功率点跟踪 (MPPT) 算法以最大化太阳能。表 1表现了操纵模式。

　　表 1混杂灯的事情模式。假如两个电源均存在，设想将运转 MPPT 算法以最大化太阳能。
　　变量
　　如下是算法中应用的变量：
　　n：光伏供电的阵列数目（n = 9 最后配置为处置全数太阳能）PV_POWER：从光伏电池板罗致的功率
　　PRESENT_MODE：以后操纵模式
　　NEW_MODE：新的操纵模式
　　PRESENT_MODE 和 NEW_MODE同意的数值以下此中 n 的有效值在每种模式的括号指导：
　　0：太阳能白天灯模式（n = 9）
　　1：市电供电模式（n = 0）
　　2：MPPT变迁）
　　常数 　　POWER_MIN：功率最小值假如 PV 功率 < POWER_MIN，则声明太阳能不存在。（POWER_MIN = 1 W 或 1600 计数）P_DELTA：该值用于发生滞后。（P_DELTA = 1 W 或 1600 计数）VPV_MIN：该值用于查抄PV电源是不是可用假如 Vpv < VPV_MIN，PV 电源不可用。（16 V 或 ADC0 的 800 计数）数据 　　数组 P(n)：算法应用该数据操纵 LED 灯 A1 至 A9表现了 10 个功率级别界说的常量数组。

　　表 2为 10 个功率级别界说的常量数组。

　　ADC细致信息 　　ADC 分辨率：10 位（1024 计数）
　　ADC 参考电压 = 5V
　　Vpv计较
　　太阳能电池板输入Vpv计较以下：
　　VPV_MIN = 16 V（MPPT运行时，Vpv坚持高于VPV_MIN）VPV_MIN 的 ADC输出电压 = 16 * 0.2444 = 3.91 V3.91V 的 ADC 计数 = (1024/5) * 3.91 = 801VPV_MIN计较
　　VPV_MIN计较以下：
　　VPV_MIN = 16 V（MPPT运行时，Vpv坚持高于VPV_MIN）VPV_MIN 的 ADC输出电压 = 16 * 0.2444 = 3.91 V3.91V 的 ADC 计数 = (1024/5) * 3.91 = 801ipv计较
　　太阳能电池板输入电流Ipv计较以下：
　　最大功率点的面板功率 = 30 W
　　最大功率点电流 = 30/17.5 = 1.714 A
　　当所有阵列 A1 至 A9 均开启经由过程每一个阵列的电流 = 1.714/9 = 0.19 A10 Ω 电阻 R1 上的压降 = 10 * 0.19 = 1.9 V0.19 安培的 ADC 计数 = (1024/5) * 1.9 = 390 计数功率计较 　　读取 ADC0 → 计数 V PVS
　　读取 ADC1计较 I PV1
　　PV_POWER_32 = ADC0 * ADC1 * n
　　PV_POWER = PV_POWER_32 / 64 （右移 6 位）一组阵列开启发生的光伏电量 = 876 * 390 = 341640 计数9个阵列开启发生的PV功率（30W）= 341640 * 9 = 3074760计数为了将分辨率限制为 16 位，计数除以 64： 　　计数 1 W -> 48043/ 30 = 1601.4375 计数或约 1600流程图

　　图7、图8、图9和图10给出了嵌入式固件开辟所需的流程图。上电时，算法初始化定时器、端口、模式并启用定时器中缀。该算法在定时器中缀办事步伐施行。

　　图 7初始化流程图此中在加电时，算法初始化定时器、端口、模式并启用定时器中缀。

　　图 10两个电源均存在运转的 MPPT 流程图。 　　LED 灯金属芯 PCB (MCPCB装置在三个铝通道上。铝通道吸取这些 PCB发生的热量供应布局支持。控制器 PCB 安装在 LED 阵列后面混杂事情情形如图 11和图 12所示的照片所示此中分手以 100% 太阳能和 100% 主电源事情搁置在镜子查抄 LED 阵列输入。同时咱们能够看到 PCB 和 LED 指示灯。从这两张能够清楚地看到，无论阵列是太阳能供电仍是市电供电咱们都市失掉沟通输入。
　　为了捉拿当太阳能变迁且 MPPT 算法运行时静态事情情形拜见上面的视频。
　　视频播放器
　　00:00
　　00:18
　　在此视频咱们可以或许看到镜子中的 LED 阵列输入视察 LED 指示灯顺次从绿色变成赤色，反之亦然这类情况下，太阳能电池板在阳光扭转转变发生的光伏发电。该视频证明了 MPPT 算法失常事情由于当太阳能功率变迁较大时，LED 阵列可提供恒定输入。一颗绿色 LED 亮起，意味着 11% 的能量来自太阳能是以依据亮起的绿色 LED数目咱们能够计算出主电源负载缩小的百分比。 　　电源ASIC设想 　　LED驱动电路数目：16
　　驱动器最大额外电压：50 V 　　稳压操纵电源：5V、1A
　　传感电路：Vpvs、Ipv1、VM
　　500W灯具设想
　　基于此处给出混杂设想能够设想更大的照明灯具。这里给出了此类体系的示例体系应用单个 500 Wp 太阳能电池板。拟议设想高等细节以下：
　　光伏板规格：500 Wp，Vmp = 35 V，Imp = 14.2 ALED额外功率：11 瓦（11红色 LED串连数目：64 个（8 x 8 阵列）
　　所需 ASIC数目：4

0次