风光互补LED路灯控制器的设计

课程设计说明书第页I风光互补LED路灯控制器的设计摘要本文主要首先介绍了产生新能源的必要性及风能和太阳能快速发展的背景。其次介绍了什么是风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势。然后介绍了什么是风光互补控制器，风光互补控制器的特点，风光互补控制器的工作原理及风光互补路灯控制器的结构图和电路原理图。关键词：控制器，工作原理，路灯，风能，太阳能课程设计说明书第页II目录1、绪论......................................................................................................................................12、风光互补的概述..................................................................................................................12.1、风光互补的技术原理.................................................................................................22.2、风光互补的技术构成.................................................................................................22.3、风光互补的技术优势.................................................................................................22.4、风光互补的典型案例.................................................................................................33、风光互补系统......................................................................................................................33.1、风光互补系统的组成.................................................................................................33.2、风光互补路灯的优势.................................................................................................34、风光互补控制器..................................................................................................................54.1、风光互补控制器的概述.............................................................................................54.2、风光互补控制器的特点及功能.................................................................................54.3、风光互补路灯控制器的结构图.................................................................................64.4、风光互补控制器的原理图.........................................................................................74.5、风光互补控制器的工作原理.....................................................................................7总结......................................................................................................................................13致谢......................................................................................................................................12参考文献..................................................................................................................................13课程设计说明书第页11、绪论随着世界人口的持续增长和经济的不断发展，对于能源的需求日益增加，目前的能源消费结构中，煤炭、石油和天然气等化石燃料虽然仍占有很重要的地位，但是化石燃料的燃烧造成环境污染，致使全球气候变暖、冰山融化、海平面上升等自然灾害频繁发生和能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中，风能、太阳能等洁净能源备受关注。太阳能、风能作为未来的能源是一种非常理想的清洁能源。近年来由于人们对能源、环境问题的日益关注，太阳能、风能的应用与普及越来越受到人们的重视。若能合理地利用太阳能、风能将会为人类提供充足的能源。对太阳能、风能技术而言，照明应用并非是其最主要的应用领域，也不是最能体现应用优势的领域，但就其作为能源的表现形式来说，太阳能、风能在照明领域的互补应用最直观。而在当前技术水平下，太阳能、风能技术作为能源的高成本、低效率是不容回避的问题，特别是在单体照明应用中，如不与LED技术相结合，按照常规设计太阳能、风能照明系统，往往要面对系统变换效率低及经济效益不佳等问题。LED因具有低能耗、直流工作等优势，成为配合风光互补路灯照明光源的理想产品。就目前技术和政策而言，在我国最有希望快速普及应用太阳能、风能发电技术的领域，应是风光互补LED路灯照明工程。LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，属于固态光源。在通用照明领域，LED照明灯具有体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、容易控制、耐受各种恶劣环境条件等优点，是典型的绿色照明光源。尤其随着大功率白光LED的研发成功，使它在照明领域应用更加广泛。LED作为新型固态绿色光源与风光互补发电技术结合应用于路灯领域，是可再生能源与高新固态绿色光源的结合，与其他电能变换技术和照明技术相比更加符合产业政策及推广应用的市场。2、风光互补的概述风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。其中，风光互补发电站是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电户地区及海岛，在远离大电网，处于无电状态、人烟稀课程设计说明书第页2少，用电负荷低且交通不便的情况下，利用本地区充裕的风能、太阳能建设的一种经济实用性发电站。2.1、风光互补的技术原理风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。风光互补发电站采用风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，将电力并网送入常规电网中。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。适用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区。2.2、风光互补的技术构成1.发电部分：由1台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风－电；光－电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。2.蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。3.充电控制器及直流中心部分：由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。4.供电部分：由一台或者几台逆变电源组成，可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V交流电能，供给各种用电器。2.3、风光互补的技术优势风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所课程设计说明书第页3以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。2.4、风光互补的典型案例2009年中国兵器装备集团自主研制了一套具有国内先进水平的40千瓦风光互补示范发电站，风光互补发电站成功建成并投入运行。该系统为兵器装备集团自主开发生产，拥有完全自主知识产权，除了实现风光互补发电，还具有以下三方面优势：一是高精度实时跟踪太阳位置，使光伏系统日发电量比传统的固定式系统提高了30%以上；二是自主研制的并网逆变器技术水平先进，部分指标达到国际领先水平，确保发电站可靠高效运行；三是采用了风光合一的调度与控制系统，实现了柔性并网发电，减少对电网的冲击。这标志着兵器装备集团成功进入风力发电新能源领域，并同时拥有了太阳能、风能两大绿色能源产业，为两大绿色能源产业找到了一个结合点，对兵器装备集团进入国内外风光合一发电市场打下了坚实基础。3、风光互补系统3.1、风光互补系统的组成风光互补路灯系统完全利用风力和太阳光能为路灯供电，无需外接市电网。系统兼具风能和太阳能产品的双重优点，由风力和太阳能协同发电，电能储存于蓄电池中，自动感应外界光线变化，无需人工操作。主要适用于道路供电以及景观照明灯。风光互补路灯系统主要由风力发电机、太阳能电池板、风光互补路灯控制器、风光互补专用蓄电池与LED路灯光源几个主要部件和灯杆，太阳能电池板支架等相关配件组合而成,利用风能和太阳能环保能源作为动力的新型节能路灯系统。风力发电机与太阳能电池板,充分利用风力和太阳能资源,为路灯系统提供源源不断的能源。当夜幕降临时,路灯控制器向LED光源发出亮灯指令,LED风光互补路灯光源通过蓄电池所储存的电能自动点亮,当LED风光光源亮灯时间到达控制器预先设定的时间,LED光源自动熄灭,由充电到亮灯到最后关灯,整个过程完全由风光互补路灯控制器自动完成,无需人工干预。3.2、风光互补路灯的优势传统的风能或太阳能单一发电系统会造成我国的大部分地区在特定的时候就会出现能源部够用的枯竭，而如果采用风光互补就可以解决单一能源的不足。了解了大部分课程设计