高邮市多佰特照明电器 太阳能路灯工作原理

太阳能路灯工作原理

1.1系统基本组成简介

系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；太阳能电池板光效达到127Wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以1W白光LED和1W黄光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。

控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比。

1.2工作原理介绍

系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天

太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。

2、系统设计思想

太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理相同，但是需要考虑的环节更多。

2.1太阳能电池组件选型

（1）负载日耗电量==12.2AH

（2）所需太阳能组件的总充电电流=1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。

(3)太阳能组件的最少总功率数=17.2×5.9=102W

选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系高邮市多佰特照明电器 太阳能路灯工作原理

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统在一年大多数情况下的正常运行。

2.2蓄电池选型

蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。

根据上面的计算知道，负载日耗电量12.2AH。在蓄电池充满情况下，可以连续工作7个阴雨天，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量：

12.2×（7+1）=97.6（AH），选用2台12V100AH的蓄电池就可以满足要求了。

2.3太阳能电池组件支架

2.3.1倾角设计

为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。

2.3.2抗风设计

在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。

⑴太阳能电池组件支架的抗风设计

依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。

在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。

⑵路灯灯杆的抗风设计

路灯的参数如下：

电池板倾角A=16o灯杆高度=5m

设计选取灯杆底部焊缝宽度δ=4mm灯杆底部外径=168mm

3，焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ=[5000+（168+6）/tan16o]×Sin16o=1545mm=1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M=F×1.545。

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根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F=1.3×730=949N。

所以，M=F×1.545=949×1.545=1466N.m。

根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。 上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。

破坏面抵抗矩W=π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）

=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）=88768mm3

=88.768×10－6m3

风荷载在破坏面上作用矩引起的应力=M/W

=1466/（88.768×10－6）=16.5×106pa=16.5Mpa＜＜215Mpa

其中，215Mpa是Q235钢的抗弯强度。

，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。

2.4控制器

太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。

在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方案，在此不一一详述。

2.5表面处理

该系列产品采用静电涂装新技术，以FP专业建材涂料为主，可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的AAMA2605.2005的要求，其它指标均已达到或超过GB的相关要求。

整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；表面处理采用了目前最先进的技高邮市多佰特照明电器 太阳能路灯工作原理

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术工艺；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。

什么是太阳能电池

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 太阳能电池的原理

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

（1） 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

（2） 光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的 .

太阳能光伏产品以太阳光为能源,白天通过太阳能电池组件接受太阳辐射,将光能转换成电能,并在控制器的管理下不断向蓄电池充电,使用时,控制器根据设定的程序将蓄电池中的电能释放出来向用电设备供电.加装带有保护装置的逆高邮市多佰特照明电器 太阳能路灯工作原理

高邮市多佰特照明电器 太阳能路灯工作原理 变器,即可具备向交流设备供电的功能.

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第二篇：太阳能路灯系统的工作原理

太阳能路灯系统的工作原理

太阳能路灯系统的工作原理：太阳能路灯利用太阳能电池的广生伏特效应原理，白天时太阳能电池吸收太阳能光子能量产生的电能通过控制器向蓄电池组充电，当夜幕降临时或灯具周围的光照程度较低时，蓄电池提供电力给直流灯负载。直流控制器能够在任何情况下，包括阳光充足或者是长期阴雨天气下，都能确保蓄电池不因为过充或过放而发生破坏，同时具备光控、声控、温度补偿、和防雷、反极性保护等功能。如图1。 太阳能路灯由以下几部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池、光源、灯杆以及灯具外壳等。

图一

太阳能电池板

太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中运用价值最高的部分。它的作用是将太阳的辐射能转换为电能，或者是送到蓄电池内储存起来。在大多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太能电池和非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充足日照良好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，并且价格比单晶硅太阳能电池低。而在阴雨天比较多、阳光相对不是太充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。另外第二代太阳电池的研制，即将取得突破性进展，其核心部件是一种可粘接的薄膜，即薄膜太阳能电池材料。

规格型号：功率90W，峰值电压24V，共6块。

技术要求：①尺寸为1200*560*35mm；②单晶硅的光电转换效率为13%～15%,多晶硅为11%～13%。③旁路二极管热试验; ④组件边框选用优质6063T5的型材，选用表面喷涂厚度≥12μm的防氧化膜，耐烟雾及紫外线，使用寿命长，保证在室外的环境下能正常的使用；⑤接线端子牢固，配有旁路二极管，避免热斑效应；⑥钢化玻璃厚3.2mm，透光率应在91%以上；⑦绝缘强度＞100MΩ；⑧优质密封硅胶；⑨组件在-40?C～85?C的温度范围内均可正常工作。

太阳能控制器

在太阳能灯具中，一个性能优良的充放电控制器是必不可少的。为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充放电条件交易限制，来防止蓄电池过充电或者深度充电。

在温差较大的地方，合格的控制器应还具有温度补偿功能。同时太阳能控制器应建有路灯控制功能，包括光控和时控，并要具有夜间自动切控负载功能，以便于阴雨天延长路灯工作时间。

规格型号：24V/20A,SHCB-20A市电互补控制器。 技术要求：①蓄电池反接保护；②太阳能电池反接保护；③负载过流及短路保护；④夜间防反充电保护；⑤过度保护；⑥智能充电。控制器必须经过高温高湿环境运行监测、低温环境监测、交变湿热试验、振动试验、老化试验、以保证产品质量，使用寿命5年。

蓄电池

由于太阳能光伏发电系统的输入能量非常不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般种类有铅酸蓄电池、Ni—cd蓄电池、Ni—H蓄电池。蓄电池容量的选择大多要遵循以下几个原则：首先在能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所需要的电能量。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，而蓄电池过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时也会造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷相匹配。可用一种简单方法来确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20～30％，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为好。

规格型号：太阳能专用电池。

技术要求：容量为150Ah/24V,共4只。采用优质蓄电池。在蓄电池的防护方面采用地埋式处理，减少温度对蓄电池的影响，蓄电池舱的低级预留排水孔要起到防水的作用。蓄电池要经过容量检测、自放电试验、温度适用范围试验等监测。采用浸水性试验和渗水性试验确保蓄电池舱不进水。

光源

太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的一个重要指标，一般太阳能灯具采用LED光源、低压节能灯、低压钠灯和无极灯。

规格型号：高效无极灯24V/40W*1只，24V/100W*2只。

技术要求: ①距地面12m，功率有减半功能；②环保节能，亮度好，使用寿命50000h以上，功率偏差在±3%；③需进行9项技术性能监测严格把关。

灯杆

灯杆的高度应该更具道路的宽度、灯具的间距和道路的照度标准确定。 规格

型号:太阳能路灯光源距地面12m。

技术要求：采用优质钢材，下端口直径270mm，厚度4mm，整体采用热镀锌加喷塑的表面处理方式，镀锌层厚度应为85μm，喷塑层厚度在150～200μm之间。塑粉应为进口的优质户外型，附着力强，不变色，并且具有优良的防腐蚀特性。抗风等级12级，并确保灯杆寿命达到15年以上。

1.系统组成

系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制箱 （内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；金湛太阳能电池板光效达到127Wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以1W白光LED和1W黄光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。

控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比。

2.工作原理

系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、金湛太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。