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随着化石能源的日益紧缺和人们环保意识的不断加强,开发与应用绿色新能源迫在眉睫,光伏发电技术更足倍受关注,道路照明是城市公共用电的重要组成部分,利用太阳能实现绿色照明系统具有重要意义。然而,由于目前光伏发电的效率还比较低,单纯利用太阳能还不能满足全天候条件下道路照明的需要。因此,研究与开发双能源互补的道路照明系统足一个具有较大现实意义的研究课题。
本文针在分析了光伏发电技术与道路照明系统发展现状的基础上,提出了适用于双能源道路照明系统的总体设计方案。旨在保证最大程度利用太阳能,市电作为备用电源,设计了以单片机89LPC936为核心的专用智能控制器,实现了对蓄电池充放电方式的改进。首先,通过对铅酸蓄电池的充放电过程以及传统三阶段充电模式的分析,依掘蓄电池电压的测量以及温度补偿值的计算,采用PWM原理,实现了对充电电压的控制。当蓄电池电压接近峰值时,采取脉冲式的涓流充电方法,解决了蓄电池过充电的问题。其次,研究了双能源自动切换的原理,以蓄电池的剩余电量为判断依据,提出了采用固态继电器实现双能源自动切换的方法。完成了电源变换、数据采集、自动切换等模块的软硬件设计,详细设计了各模块的电路结构、相关参数及实现软件,解决了纯太阳能路灯对能量的需求问题。
最后,对本文设计的专用智能控制器在硬件方面、软件方面和抗干扰方面进行了测试,测试结果表明改进的控制器的各项性能指标均达到了设计要求。通过对整个系统的模拟试验表明,该系统具有较高的稳定性和可靠性,且能够保证太阳能年平均供电率达到70%以上。