基于單片機的太陽能路燈市電互補逆變光伏

摘要：設計了一種實用的公園景觀路燈太陽能光伏控制器，以單片機為控制核心，實現了對路燈進行太陽能和普通市電自動雙路切換供電的功能。其中逆變器具備電路過流和過載保護功能，并可以根據負載變化選擇供電模式。
關鍵詞：太陽能；光伏系統；逆變器：單片機；蓄電池

0 前言
太陽能的利用在目前能源越來越緊張的情況下已經是迫在眉睫的任務，而如何做到在成本控制的前提下實現太陽能的高效利用則是很多太陽能產品設計的宗旨。本項目是針對戶外和公園里普遍使用的路燈實現太陽能光伏控制，利用單片機控制電路實現對路燈太陽能供電和市電供電兩種方式，既能解決路燈的能耗問題，又實現了在光照不足的情況下由普通220V市電保障路燈的正常供電。

1 太陽能路燈光伏控制系統結構
圖1是本項目的結構框圖，核心是單片機，主要組成部分是：太陽能電池控制電路、蓄電池充放電電路、逆變電路、單片機控制電路。

在本控制系統中，通過單片機對TL494脈寬調制(PWM)電路輸出的控制，改變PWM占空比從而實現對逆變電路輸出電壓的調節。當太陽能電池板正常工作時，蓄電池處于充電狀態，負載工作所需電壓由蓄電池輸出經逆變后得到，若外界光照不足而蓄電池充電電壓低于設定低值時，控制器直接接通220V交流電供負載使用，確保在任何情況下都不會出現路燈不亮的情況。

2 系統硬件電路設計
在本控制器中，硬件電路設計是關鍵，主要包括四個部分：太陽能電池板控制電路設計；蓄電池檢測電路設計；逆變電路設計和單片機控制電路設計。
2．1 太陽能電池板控制電路
太陽能電池板控制電路是實現對路燈太陽能供電的核心，當有光照時通過太陽能電池板實現對蓄電池的充電，在蓄電池可工作的情況下，路燈的照明由蓄電池提供。

2．2 蓄電池檢測電路設計
蓄電池在太陽能電池板工作的情況下由電池板提供充電，當路燈需要點亮時，蓄電池的直流電經過逆變器逆變后變為負載所需的等量交流電供負載使用。每組蓄電池的供電電壓為12V，根據路燈功率的大小可有多組蓄電池組成，蓄電池之間采用串聯的方式。充電控制電路具備電池電壓檢測功能，當蓄電池組電池電壓低于預定值時，由太陽能電池板開始對蓄電池充電，當充電飽和后實現恒壓恒流維持蓄電池的動態穩定狀態。當負載需要供電時，蓄電池形成的直流電經過逆變電路逆變后變為交流電供負載使用。