Sistema di lampioni a LED solare con super condensatori

Il sistema di lampioni a LED solare con super condensatori è composto da pannello cella fotovoltaico, controller fotovoltaico, super condensatori, controller di carica, batteria, convertitore di corrente, carico a LED, palo della lampada e altri accessori. La struttura è mostrata nella Figura 1. Il super condensatore è collegato tra il bus CC e il filo di terra per mantenere la tensione del bus CC e tamponare l'energia eccessiva fornita dalla cella fotovoltaica e scaricare al momento opportuno per soddisfare le esigenze di carico e alimentazione della batteria per la ricarica.

1. Pannello cellulare fotovoltaico
Il pannello solare è il componente che fornisce energia per il lampione solare. La sua funzione è quella di trasformare l'energia luminosa del sole in energia elettrica, che viene trasmessa alla batteria per lo stoccaggio. È il componente più prezioso nel lampione solare. Il silicio monocristallino è il materiale primario per le celle solari. È il fotone solare e il calore radiante che spingono e influenzano i fori e gli elettroni della giunzione P-N nelle celle solari. È anche noto come principio dell'effetto fotovoltaico. Ora la potenza della conversione fotoelettrica è di circa il 13% - 15% del silicio monocristallino e l'11% - 13% del silicio policristallino. Ora le ultime abilità includono celle fotovoltaiche a film sottile.

2. controller fotovoltaico

Come piccolo sistema fotovoltaico, la corrente di perdita del controller del sistema di lampioni solari dovrebbe essere inferiore all'1% della corrente di lavoro nominale. I componenti a bassa potenza sono selezionati nella progettazione del circuito del controller di sistema. Il comparatore di tensione composto dall'amplificatore operativo integrato viene utilizzato come circuito di controllo. Questo circuito è semplice, affidabile, facile da mantenere, a basso costo e a basso consumo di energia del circuito stesso un circuito con una buona corrispondenza. La chiave di questo circuito è progettare una migliore differenza di restituzione della tensione in base alle caratteristiche di carica e scarica della batteria. Allo stesso tempo, la selezione dei componenti dovrebbe essere affidabile. Inoltre, lo stato di carica e scarico che indica il circuito composto da LED diventa un circuito controller con funzioni pratiche, che ha le funzioni di prevenire la scarica eccessiva e la carica eccessiva della batteria.

Sulla base del controller fotovoltaico e del controller di ricarica, il sistema di controllo aggiunge super condensatori, che è collegato tra il bus CC e il filo di terra per stabilizzare la tensione del bus CC, tamponare l'energia eccessiva fornita dalla fotocella, quindi scaricarlo alla batteria e quindi fornire al carico.

Nella progettazione del controller fotovoltaico, il circuito di boost viene solitamente utilizzato per generare una tensione più alta rispetto alle due estremità del pannello fotovoltaico, che favorisce la carica della batteria. Allo stesso tempo, supera lo svantaggio che il diodo di ricarica anti -retro nei tradizionali circuiti blocca la tensione della batteria a 12 V. Tuttavia, quando la luce è insufficiente, se la batteria deve essere in grado di continuare a ricaricare, il circuito di controllo farà separare il punto di lavoro della cella fotovoltaica dal punto di uscita massima, che ridurrà l'efficienza di generazione di energia del sistema di lampade di strada fotovoltaico. Pertanto, durante la progettazione del sistema di controllo, è necessario preimpostare il valore di soglia della luce debole per garantire la normale carica della batteria attraverso il tampone super condensatore sotto la luce debole.

Se le celle fotovoltaiche caricano direttamente la batteria, la tensione di uscita sarà instabile quando la luce è debole e esistono altri fattori di interferenza, il che rende difficile mantenere la tensione di ricarica minima quando vengono caricate le celle fotovoltaiche e infine il sistema non può caricare la batteria normalmente all'interno dell'intervallo di luce. Usando i super condensatori, il sistema accumula l'energia di uscita instabile della cella solare nei giorni nuvolosi. Quando vengono soddisfatte determinate condizioni di tensione, l'energia nei super condensatori viene rilasciata nella batteria attraverso il circuito di boost. Lo schema del circuito di boost è mostrato nella Figura 2. Questo metodo può migliorare l'efficienza della generazione di energia quando la luce solare non è forte.

Il circuito di controllo del LED è relativamente semplice, che può essere guidato da DC e la sua durata di servizio può raggiungere i 100.000 ore. Tuttavia, la forza di guidare la corrente ha un grande impatto sulla vita del LED. Se la corrente è troppo grande, può causare gravi decadimento della luce a LED e ridurre la vita. Pertanto, il circuito di azionamento deve essere progettato ragionevolmente, come mostrato nella Figura 3 è il circuito di controllo della corrente costante a LED realizzato dal circuito di Buck.

3. super condensatori
Super Condensatore è un nuovo componente di accumulo di energia Si basa sul principio del doppio strato elettrico e utilizza carbonio poroso come elettrodo. Ha una grande capacità e le sue prestazioni sono tra la tradizionale batteria ricaricabile e il condensatore ordinario. Può essere completamente caricato in un tempo molto breve e conservare molta energia elettrica come altre batterie ricaricabili. Durante lo scarico, la corrente viene rilasciata dagli elettroni tra conduttori in movimento (invece di fare affidamento sulla reazione chimica), in modo da fornire energia per le lampade. Ma al momento, i super condensatori vengono utilizzati per le batterie ausiliarie a causa dell'alimentazione ad alto costo e l'alimentazione a grande capacità non è facile da raggiungere in breve tempo.　　

La potenza di uscita delle celle solari cambia con il cambio di tempo. Questa corrente di ricarica instabile influisce sulla durata della batteria, che aumenterà il costo del sistema e causerà un maggiore inquinamento ambientale. Quindi il sistema aggiunge super condensatori, che possono caricare e scaricare rapidamente. Soprattutto quando la luce solare non è forte, il sistema di controllo memorizza la produzione di energia elettrica instabile dalla cella solare nei super condensatori, quindi carica la batteria con una corrente costante dopo che è completamente carica, il che può migliorare la durata della batteria Inoltre, lo stoccaggio di energia del super condensatore può anche fornire più energia per i lampioni in tempi di pioggia continui e aumentare il tempo di illuminazione.

Il tempo di ricarica del super condensatore può essere calcolato dalla seguente formula ：

Nella formula sopra, C è la capacità nominale, DV è la tensione di lavoro, I è la corrente di ricarica,  T è il tempo di ricarica.

Secondo la formula (1), il tempo di ricarica di 13,5 V, 480F i condensatori sono (la corrente di ricarica è 10a) ：

Si può vedere che il tempo di ricarica è molto breve, il che è conveniente per la rapida ricarica del sistema.

Il tempo di scarico del supercondensatore è determinato dalla formula ：

Ottenere:

　　Se la tensione di cut-off di scarico è di 3,5 V, il tempo di scarico è ：

Si può vedere dalla formula (2) che l'accumulo di energia del super condensatore può scaricare al carico per 1,6 ore, che prolunga il tempo di alimentazione del sistema.

4. Controller di carica
La Figura 4 mostra la strategia di controllo della ricarica della batteria. In questa strategia, la strategia di controllo del confronto di isteresi della tensione del super condensatore viene adottata sotto bassa illuminazione e la tensione su entrambe le estremità del super condensatore viene utilizzata come segnale di campionamento di feedback Se la tensione ad entrambe le estremità del super condensatore è inferiore al valore limite inferiore predefinito di voff, la batteria interromperà la carica e il controller fotovoltaico traccetterà la massima potenza per caricare il super condensatore. Quando la tensione del super condensatore è abbastanza grande da essere von (von ＞ voff), la batteria verrà caricata con il metodo di ricarica di 10 ore a tre stadi della batteria. Se la luce continua a essere bassa in questo momento, la tensione del super condensatore scenderà di nuovo per ridurre il valore limite, il sistema smetterà di ricaricare nuovamente la batteria e ciclo in questo modo. Quando la tensione del super condensatore supera Von in luce sufficiente, carica la batteria con il metodo di ricarica a tre stadi di 10 ore e la tensione del super condensatore continuerà ad aumentare. Al momento, il controller mantiene la tensione del super condensatore all'interno del nuovo limite superiore VMAX

5. batteria

La batteria è la memoria di alimentazione del lampione solare, che fornisce la potenza raccolta al lampione all'illuminazione. Poiché l'energia di ingresso del sistema di generazione di energia solare fotovoltaica è estremamente instabile, di solito deve essere dotata del sistema di batterie. Di solito ci sono batterie al piombo-acido, batteria Ni-CD e batteria Ni-H. La selezione della capacità della batteria di solito segue le seguenti regole: in primo luogo, sulla premessa di soddisfare abbastanza illuminazione di notte, l'energia dei moduli di celle solari durante il giorno dovrebbe essere immagazzinata il più possibile e l'energia immagazzinata che può soddisfare i requisiti di illuminazione nei giorni e nelle notti successive di pioggia.

L'energia non può soddisfare le esigenze dell'illuminazione notturna se la capacità della batteria è troppo piccola. Al contrario, la batteria sarà in uno stato di perdita di potenza, che influenzerà la sua vita e e causerà sprecare. La batteria dovrebbe corrispondere con cella solare e carico elettrico (lampione). È necessario che la potenza della cella solare sia più di 4 volte di potenza di carico, in modo che il sistema possa funzionare normalmente. La tensione della cella solare supera la tensione di lavoro della batteria del 20-30%, in modo da garantire la normale carica negativa della batteria. È necessario che la capacità della batteria sia 6 volte superiore al consumo di carico giornaliero

6. Convertitore attuale
La corrente viene convertita in segnale di tensione CC lineare per impedenza, che viene utilizzato nel carico a LED.

7.Od Carico
Lo standard principale per la scelta della fonte di luce è soddisfare la necessità di funzionare quotidianamente le lampade solari. Generalmente, vengono selezionate lampade a bassa tensione, lampade di sodio a bassa pressione, lampade senza elettrodi e sorgenti di luce a LED per lampade solari e sono selezionate alcune sorgenti di luce a LED ad alta potenza.

8. palo della lampada e altri accessori

 Street Lample Pole Device Supports Lamp lampione a LED