2.1 路燈系統供電部分設計

路燈系統供電部分設計框圖如圖2所示。此部分主要有光電探測器、風速傳感器、太陽能電池、風力發電機、市電供電、MOSFET(開關管)。其中光電探測器是為了探測外界環境的光照強度,即判定是白天還是晚上,以調整系統供電類型。白天時太陽能電池和風力發電機給蓄電池充電,晚上或無風等情況時LED路燈由蓄電池供電,當蓄電池供電不足時市電供電。風速傳感器目的是監控風速,將探測信號傳遞給系統的控制部分。太陽能電池和的風力發電機的選擇都要考慮到蓄電池的容量以及當地的天氣條件。而決定風力發電的技術參數主要包括額定風速、輸出功率及電壓 [3] 。

2.2 路燈控制器部分設計

路燈控制器部分設計框圖如圖3所示。此部分主要包括ARM處理器、均衡電路、電壓電流采集電路、風機過載保護電路、充放電及供電切換電路。ARM處理器采用LM3S9B96,是整個系統中的核心地位。該處理器分析處理采集模塊采集的數據后,控制充放電及供電切換電路、風機過載保護電路電壓電流采集電路,最后由均衡電路做出調整。ARM處理器通過PWM對充放電及供電切換的電路進行控制 [3] 。

2.3 系統蓄電部分設計

該部分主要是蓄電池,蓄電池在整個系統中也是起著重要作用,太陽能電池和風力發電機的輸出存儲在蓄電池中。當蓄電池過充后,太陽能電池停止對其充電,風力發電機輸出切換到卸載上,也停止對蓄電池的充電。蓄電池的容量和電壓是首要考慮的,此系統中的蓄電池的容量受天氣情況、路燈的發光時間和亮度等影響。

2.4 路燈輸出部分設計

路燈輸出部分的設計包括LED路燈負載、卸載和軟開關?？紤]到蓄電池過充時,而風力發電機在高速旋轉情況下的充電流很大,瞬間的快速短路產生的巨大沖擊電流容易對控制部分和軟開關造成損壞,并且頻繁的控制動作會減少風力發電機的使用壽命。這樣

在蓄電池過充時,卸載逐漸加載,緩慢降低風力發電機的轉速,減小沖擊電流對控制部分和風力發電機的沖擊,增加系統的安全性。

3 系統軟件設計

3.1 主程序流程設計

主程序流程圖圖4所示:

3.2 系統相關子程序設計

本系統主程序在完成自檢及初始化后,讀取工作模式、蓄電池類型、卸載類型等,然后進入風光互補選擇程序,其中包括白天、黑

夜判斷程序和風速判斷程序。白天黑夜的判斷可以通過光電探測器探測到的信號來判斷,也可以根據太陽能電池兩端的電壓來判斷。蓄電池是整個太陽能路燈系統可靠性的關鍵,而蓄電池的壽命是最主要控制因素。蓄電池充放電子程序的設計可以對蓄電池的充放電進行智能控制,防止過充和過放。蓄電池的端電壓為U 1 ,額定充電電壓為U H ,極限放電電壓,脈沖占空比D,占空比的上下限分別為D H 和D L 。蓄電池充放電子程序流程圖如圖5所示。

4 結語

本文介紹了一種基于風光互補型的智能式LED太陽能路燈系統的設計,該系統采用風光互補和市電供電的供電方式,提升了路

燈運行的水平,充分利用太陽能和風能,降低了耗電量。有一定的市場前景,但還需要軟件的優化。