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智能型太阳能混合式LED路灯系统

2018-03-23

  这套系统解决方案提供的是智能型太阳能混合式发光二极管(LED)路灯系统。 本系统为一项实验性项目,对象为意法开云棋牌官网在线客服园区停车场的LED路灯。 它是一种独立的太阳能系统,有交直流(AC-DC)LED驱动器做为备用电源以防电池不足。 在没有电池或电池电量不足的状况下,它会自动转换到恒定电流的交直流LED驱动器。 这种交直流LED驱动器采用准共振(Quasi-Resonant,QR)模式的功率因子修正(Power Factor Correction,PFC),使用单级单切换以及原级感测专用控制。 用来驱动LED的是HVLED001A,这是已经商品化的LED驱动器。

  LED驱动器的主要电源供应则是来自电池这种能量储存组件。 电池利用白天最大功率点(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的方式加以充电。 根据现有文献,MPPT在利用太阳辐射为电池充电时相当有效率。 MPPT阶段功率转换器所测得的效率超过97%。 建议使用2-phase boost直直流(DC-DC)转换器做为直流LED驱动器。 2-phase交直流转换器有助于缩小直流电大容量电容器的体积,且为了达到滤波的目的建议放在负载侧。

  根据文献数据,功率转换器若因老化而故障将成为一个弱点。 最后它会增强LED驱动系统的寿命。 直直流LED驱动器阶段的效率也高于95%。 之所以能提高功率转换效率,是因为使用了高效率的金属氧化物开云棋牌官网在线客服场效应晶体管(MOSFET)和闸极驱动IC。 LED驱动器在恒定电流下运作,是另一个可以增强LED寿命的参数。 目前已利用高效率的数字电源转换微控制器(STM32F3),成功在电路板上完成测量与决策作业。

  所有路灯都透过6LoWPAN网状网络相互链接,而该网络则是利用一款名叫SPIRIT1的商品化Sub-GHz组件建置而成。 路灯节点会透过6LoWPAN网格技术,利用免费的ISM(Industrial, Scientific and Medical;工业、科学与医学)无线电频道(868 MHz)互相沟通。 装设了太阳能板的路灯节点,是一种可以和6LoWPAN技术(网格)上面的数据集中器单元交谈的照明节点。

  照明控制单元(Light Conditioning Unit,LCU)是由电力网和太阳能板一起负责供电。 只要感测四周光线与环境,就能提供灯光自动开/关/调节功能。 这套系统还附有尚未完全发展成熟的指令及控制中心,让终端用户可从任何地点,控制单一或成组的照明节点。

  图1为智能太阳能混合式照明管理系统。 图2为装设在停车场的照明设备,内有意法开云棋牌官网在线客服所开发的电路板。 数据集中器单元(Data Concentrator Unit,DCU)附有机载的泛欧式数字行动通讯系统(GSM)模块,可以和使用通用封包无线电服务/第三代/第四代(GPRS/3G/4G)行动网络技术的云端应用程序进行通讯。 图3为数据集中单元里的照明控制单元。 用户可以控制单一照明节点,或对所有照明节点传播指令。 可根据天文钟排定照明节点开/关/调节的时程。 云端平台是在微软的Azure上进行测试,并利用微软Azure所提供的工具,针对数据集中单元所接收到的数据来进行数据分析。 图4为云端网络应用。 这款LED驱动器的原型已在意法开云棋牌官网在线客服园区进行实验验证及与生产,并部署在100x150平方公尺的区域里既有的30根电线杆上。 每个阶段的转换效率都超过90%,电源质量和运转可靠度也都表现极佳。

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  图1. 智能型太阳能混合式LED路灯系统

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  (a)安装LED的路灯

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  (b) 电路板(照明控制单元)

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  图2.停车场的照明设备

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  图3. DCU板

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  图4.云端网络应用


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