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一、太阳能路灯太阳能电池在使用中必须注意的问题
1. 太阳能电池功率的选择
我们所说的太阳能电池输出功率Wp是标准太阳光照条件下,即:欧洲委员会定义的101标准,辐射强度1000W/m2,大气质量AM1.5,电池温度 25℃条件下,太阳能电池的输出功率。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多,(在长江下游地区只能接近这个数值)这并不象有些人想象的那样,只要有阳光就会有额定输出功率,甚至认为太阳能电池在夜晚日光灯下也可以正常使用。这就是说,太阳能电池的输出功率是随机的,在不同的时间,不同的地点,同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。
太阳能路灯的设计和灯具的使用地区有关。太阳能电池组件额定输出功率和灯具输入功率之间关系在华东地区大约是2~4:1,具体比例要根据灯具每天工作时间以及对连续阴雨天照明要求决定。另外太阳能电池的输出功率大约120W/m2。
2.太阳能蓄电池容量的选择
由于太阳能路灯系统的输入能量极不稳定,所以一般需要配置蓄电池系统才能工作,太阳能灯具也不例外,必须配置蓄电池才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池,它们的容量选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则:首先在能够满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来,同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要,蓄电池容量过大,一方面蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,同时造成浪费。
3.太阳能路灯太阳能电池封装形式的选择
目前太阳能电池的封装形式主要有2种,层压和滴胶,层压工艺可以保证太阳能电池工作寿命25年以上,滴胶虽然当时美观,但是太阳能电池工作寿命仅仅1~2年。因此,1W以下的小功率太阳能草坪灯,在没有过高寿命要求的情况下,可以使用滴胶封装形式,对于使用年限有规定的太阳能路灯,建议使用层压的封装形式。
4.太阳能电池安装倾斜角度的选择和装饰性外罩
为了美观,许多的太阳能灯具的工厂将太阳能电池水平放置,在这种情况下,太阳能电池的输出功率将减少15%~20%,如果再在太阳能电池上面增加一个装饰性外罩,太阳能电池的输出功率又将减少5%左右,太阳能电池价格昂贵,我们收集了许多国外太阳能灯资料,在美观和节能两者之间,大多数都选择节能。
二、太阳能路灯中蓄电池的充放电控制
无论太阳能庭院灯具大小,一个性能良好的充放电控制电路是必不可少的。为了延长蓄电池的使用寿命,必须对它的充放电条件加以限制,防止蓄电池过充电及深度放电,另外,由于太阳能庭院灯控制系统的输入能量极不稳定,光伏发电系统中对蓄电池充电的控制要比普通蓄电池充电的控制要复杂些。对于太阳能灯具的设计来说,成功与失败往往就取决于充放电控制电路的成功与失败,没有一个性能良好的充放电控制电路,就不可能有一个性能良好的太阳能庭院灯。
1.太阳能路灯具中蓄电池的防反充电控制
防止反充电功能,一般来说,就是在太阳能电池回路中串联一个二极管,二极管防止反充电,这个二极管应该是肖特基二极管,肖特基二极管的压降比普通二极管低。另外,还可以用场效应晶体管控制防止反充电功能,它的管压降比肖特基二极管更低,只是控制电路要比前面复杂一些。
2. 太阳能路灯中蓄电池的防过充电控制
防止过充电功能,可以在输入回路中串联或者并联一个泄放晶体管,电压鉴别电路控制晶体管的开关,将多余的太阳能电池能量通过晶体管泄放,保证没有过高的电压给蓄电池充电。关键是防止过充电压的选择,单节铅酸蓄电池为2.2V。
3. 太阳能路灯具中蓄电池的防过放电控制
除了Ni-Cd电池外,其它蓄电池一般都要具有防止蓄电池过放电功能,因为会造成蓄电池过放电永久性损坏。需要注意的是,太阳能电池系统一般相对蓄电池是小倍率放电,所以放电截止电压不宜过低。
4. 太阳能路灯中蓄电池的温度补偿
温度补偿,蓄电池电压控制点是随着环境温度而变化的,所以太阳能庭院灯系统应该有一个受温度控制的基准电压。对于单节铅酸蓄电池是-3~-7mV/℃,我们通常选用-4mV/℃。
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