[发明专利]LED光伏一体智能路灯系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED光伏一体智能路灯系统，属于LED照明技术领域。

背景技术

太阳能路灯的研制是当今照明行业的热门话题，而市场上的现有太阳能路灯的主要原理是白天光伏板通过光电效应将太阳能转换成电能储存在蓄电池中；夜晚使用蓄电池供电并设定自动切断时间。这种方式若遇阴雨天将导致蓄电池储能不足，出现夜间无法持续供电等情况。

目前，半功率或间隔点亮两种模式被普遍应用在路灯的节能控制上。其工作原理是，在行人或车辆流量较小的路段或时间段，通过人工控制，使路灯处于半功率或间隔点亮状态。半功率照明模式会导致路面的整体照度偏低；间隔点灯照明状态会导致路面出现明暗相间的“斑马效应”。

现有的路灯不具备EMC和故障监测等功能。当路灯出现故障时，不能及时维修，给夜晚行驶的车辆造成极大的不便与危险。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于，提供一种LED光伏一体智能路灯系统，以保障供电持续性，有效提高照明利用率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：LED光伏一体智能路灯系统，其特征在于：包括市电输入单元、光伏输入单元、电能采集充电集单元、蓄电池、LED照明单元和MCU数据采集与处理单元，所述的光伏输入单元与电能采集充电单元相连接，所述的电能采集充电单元分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；在所述市电输入单元与LED照明单元之间设有一供电通道选择单元，所述的供电通道选择单元还分别与蓄电池和MCU数据采集与处理单元相连接；所述的市电输入单元通过电能计量单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的LED照明单元通过电源负载电压监控单元与MCU数据采集与处理单元相连接；所述的MCU数据采集与处理单元分别与目标检测单元、状态监测单元和通信单元相连接。

进一步的技术方案是：

所述的电能采集充电单元由光伏板PV、光伏输出电流采样电路CS1、Buck主变换器、充电电流采样电路CS2、蓄电池B、MCU控制单元、电压和电流反馈控制网组成，所述的MCU控制单元分别实施采集蓄电池B和光伏板PV的电压和电流，根据蓄电池的实际电压值，通过控制电压和电流反馈控制网，使Buck变换器在适合于蓄电池充电的各种模式下工作。

所述的MCU控制单元实时采集的PV端功率和蓄电池B端的电压和电流，并转化为功率值，使用MPPT算法，使光伏板PV的输出处于最大功率点上，所述MPPT算法的过程为：

通过自适应爬山法实时调整Buck主变换器的主开管的占空比，判断光伏板PV的输出功率变化量与Buck主开关管占空比变化量的比值是否为0；

当比值大于0时，系统在最大功率点左边，Buck主变换器需要进一步加大开关管的占空比；

当比值小于0时，系统在最大功率点右边，Buck主变换器需要减小开关管的占空比，并根据蓄电池B的电压，调整Buck主变换器以恒流或恒压方式对蓄电池B进行充电；

根据蓄电池B的电压值，电压低于预先设定的恒流充电模式电压值时，MCU控制Buck主变换器以恒流方式对蓄电池B进行充电；

当蓄电池的电压达到或高于设定的恒压充电阀值时，MCU控制Buck主变换器以恒压方式对蓄电池B进行充电。

还包括同步整流Buck电能采集充电主电路，采用频率相同、位相相反驱动信号驱动主开关管Q1与同步整流管Q2，即Q1关断时，Q2导通；Q1导通时，Q2关断。

所述的电能采集充电单元包括电功率采样电路，所述的电功率采样电路包括光伏板PV的电流输出转换电路和蓄电池B的电流转换电路，放大器A1和电流取样电阻RS1构成光伏板PV的电流输出转换电路，放大器A4和取样电阻RS2构成蓄电池B的电流转换电路，MCU通过内部ADC分别采集蓄电池B和光伏板PV端的电压和电流，对电压和电流反馈控制网进行调整，进一步对电能采集充电Buck主体电路进行工作模式调整，实现光伏板PV输出电能的MPPT控制功能。

所述LED照明单元的LED出光口采用“花生米”形状的光学透镜进行配光，所述透镜采用自由曲面法进行设计。

所述的市电输入单元与供电通道选择单元之间设有离线式降压PFC，所述的离线式降压PFC采用反击式电路结构，输入端电压为AC175～265V，输出端电压为DC44V。

所述的通信单元为无线通信和电力载波通信双重方式。

所述的MCU数据采集与处理单元还连接有时钟和日历单元。

所述的目标检测单元为微波多普勒传感器和人体红外传感器。