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夜晚当照度降低至10lux左右，太阳能电池板开路电压4.5V左右开启照明。 一、气候条件 四川属于5类地区：全年日照时1000-1400h（2.5-3h），日辐射量2.5-3.2kWh/m2 乐山日照峰值时间：查表1月2.37小时，2月2.67小时，3月3.23小时，4月3.82小时，5月4.01小时。 乐山：水平日照940h，倾斜日照1011h（2.75h），水平折算小时752h 乐山：2016年年平均日照1064.1h（日2.9h） 四川：成都连续阴雨天6.7天，阴雨天比例80.9%；温江连续阴雨天5.5天，阴雨天比例78%。参考：表1各站点连续阴雨天气状况。
假设要求连续5天阴雨天正常工作，耗电量=6*20*10=1200Wh 36片电池组，每天工作3.5小时，发电=165W*3.5*0.85=490W 二、产品选择 太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.25-1.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如给12V蓄电池充电需要用15-18V。 1) 单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定，适合在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区使用； 2) 多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶硅低。适合在太阳光充足、日照好的东西部地区使用； 3)非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，适合在室外阳光不足的地区使用。 太阳能电池组输出功率宜为光源功率的3-5倍以上：光照丰富、开灯时短地区为(3-4)倍以上，反之为(4～5)倍以上。 三、路灯设计 电池容量：80、100、120、150Ah。 负载15W，太阳能电池60W，电池容量12V/75Ah 负载30W，太阳能电池120W，电池容量12V/100Ah 负载40W，太阳能电池150W，电池容量12V/150Ah 负载60W，太阳能电池160-180W，电池容量24V/150Ah 放电深度（DOD）：铅酸电池的推荐DOD约为25%，锂离子或镍氢电池的推荐DOD约为90%。放电深度越大，使用寿命就越短。 控制器参数：充电深度，放电深度，充电效率，放电效率，连续阴天数d，二次连续阴雨天的间隔天数D，峰值日照小时h 1、公式分析（不考虑充电效率，放电效率） 每天需要的容量，Q=P/U 电池容量C=Q*(d+1)/0.8，考虑放电效率 每天晚上工作需要的电流，I1=Q/h；考虑充电效率 恢复容量需要的电流，I2=0.8*C/D/h=Q/h*(d+1)/D；考虑充电效率和放电效率 I1+I2=Q/h*[1+(d+1)/D] 系数=1+(d+1)/D，假设连续阴雨天4天，两个连续阴雨天数间隔20天，系数为1.25 2、设计1 设计要求：每天耗电240-250Wh，连续阴雨天4天，日照峰值小时3.5h。电池板的标准充电电压是17.5V。 2.1 电池11.1伏 30W LED光源每天需要的电量=30W*8H=240Wh；锂电池每天需要的容量Q=240Wh/11.1=21.62AH 以阴雨天4天为例， 需要的锂电池的容量=Q*5/0.8=135.1AH，充电容量80% 白天的充电电流，I=1.25*Q/3.5=7.72A（=240/11.1*1.25/3.5），则电池板的功率P=U*I/0.85=17.5*7.72/0.85=159W，组件工作效率85% 每天需要电量Q，每天充电=1.25Q=7.72*3.5=27.02Ah，20天充满=135.1*0.8/(27.02-21.62)=20天 2.2 电池12.8伏 25W LED光源每天需要的电量=25W*10H=250Wh；锂电池每天需要的容量Q=250Wh/12.8=19.6AH 以阴雨天4天为例， 需要的锂电池的容量C=Q*(d+1)/0.8=250*5/12.8/0.8=122.1AH，充电容量80% 白天的充电电流，I=1.25*Q/3.5=6.98A（=250/12.8*1.25/3.5），则电池板的功率P=U*I/0.85=17.5*6.98/0.85=143.8W，组件工作效率85% 每天需要250Wh/12.8=19.6Ah，每天充电=1.25Q=24.43Ah，20天充满=122.1*0.8/(24.43-19.6)=20天 分析 C=Q*(d+1)/0.8，充满时间D=0.8C/(1.25*Q-Q)=0.8C/0.25/Q=(d+1)/0.25=5/0.25=20天 3、设计2 参数：连续阴雨天数4天，二次连续阴雨天的间隔天数20天，日照峰值时数3.5h （1）负载日耗电量Q=240/12.8=18.75Ah。式中12.8V为系统蓄电池标称电压 （2）满足连续4个阴雨天正常工作的电池容量，C=Q*(d+1)/0.8*1.1=18.75*5/0.8*1.1=128.9Ah，式中0.8为蓄电池放电深度，1.1-1.2为蓄电池安全系数。 （3）满足负载日用电的太阳能电池组件的充电电流I1=Q*1.05/h/0.85/0.9=18.75*1.05/3.5/0.85/0.9=7.35A，式中1.05为太阳能充电综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率、0.9为控制器效率，h为标准峰值时数，为3.5小时。 （4）连续阴雨天过后需要恢复蓄电池容量的太阳能电池组件充电电流I2，I2=C*0.8/h/D=128.9*0.8/3.5/20=1.47A，式中0.8为蓄电池放电深度，D为两次连续阴雨天间隔天数。或I2=Q*(d+1)*1.1/h/D=18.75*5*1.1/3.5/20=1.47A （5）太阳电池组件的功率为P=(I1+I2)*17.5=(7.35+1.47)*17.5=154W，式中17.5V为太阳电池组件工作电压。 D=0.8*C/I2/h=Q*(d+1)*1.1/I2/3.5=18.75*5*1.1/1.47/3.5=20天 分析 I1=Q*1.05/h/0.85/0.9=Q/h*1.37；I2=0.8*C/D/h=1.1*Q*(d+1)/h/D I2+I1=Q/h*1.1*[1.248+(d+1)/D] 四、太阳能路灯控制器 传统控制器直接把太阳能组件连接到蓄电池。12V系统蓄电池电压范围通常是11-15 V，但太阳能组件的Vmp电压通常是大约17V。由于传统控制器不在太阳能光伏组件Vmp时运作，这样能量就被浪费。蓄电池电压和太阳能光伏组件的Vmp之间的差异越大，能量被浪费的就越多。 PWM充电方式：用变换占空比的脉冲电流对蓄电池进行充电。锂电池恒流充电阶段，MOS管一直导通，占空比为100%，恒压阶段调节占空比。在光电池和蓄电池之间串联MOSFET，控制器MOS管的开关，调节输出电压。当MOSFET导通时，相当于电池板与蓄电池直接连接，电池板的电压会被蓄电池电压拉低到与蓄电池电压临近的点，略高于蓄电池电压（0.1V）。大部分情况下，PWM控制器的充电频率会在25-100Hz之间，50Hz常见。 MPPT：MPPT功能通过DC-DC变换器进行电压变换，常用Buck电路，效率提高10-20%。MPPT方式充电始终在最大功率点运行，减少了能源浪费。 夏季，温度升高，Vmpp下降，PWM和MPPT利用率区别不大 冬季，温度低，Vmpp高，与电池工作电压相差很大，PWM利用率低。 控制器 LandStar-GPLI 系列(10-20A)，PWM降压型控制恒流一体机，最大充电电流10-20A，峰值转换效率：90-94% Tracer-LPLI 系列(10-20A)，MPPT控制恒流一体机 控制方式：2.4G、红外通信（红外遥控器）、红外感应、物联网（RS485） |
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