銀川太陽能路燈可行性設(shè)計
一、工作原理
太陽能電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出，經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、太陽能電池板開路電壓3.5V，充放電控制器偵測到這一電壓值后動作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池日平均放電10小時后，充放電控制器動作，蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。
二、太陽能電池組建傾角設(shè)計
為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個*佳傾角。針對銀川的緯度設(shè)計北緯38°25’。設(shè)計組建傾角為50°左右。
三、太陽能路燈抗風(fēng)設(shè)計
在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計。抗風(fēng)設(shè)計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計。下面按以上兩塊分別做分析。
⑴太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計
依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s（相當(dāng)于十級臺風(fēng)），根據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，設(shè)計中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。
在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計使用螺栓桿固定連接。 由于寧夏的風(fēng)速要高于平原地區(qū)，組建采用50WP兩塊，為了減小風(fēng)對整燈的干擾，光板支架采用中空漏風(fēng)設(shè)計。支架角鐵采用4*4mm.加強焊接。
⑵路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計 路燈的參數(shù)如下：
電池板傾角50° 燈桿總高度=7m
設(shè)計選取燈桿臂厚δ=3.75mm 經(jīng)過防腐處理：熱鍍鋅噴塑。
設(shè)計選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。
四、太陽能電池組件選型
設(shè)計要求：銀川地區(qū)，路燈28W設(shè)計，每天平均工作時數(shù)10h左右，保證連續(xù)陰雨天數(shù)5天。
⑴寧夏地區(qū)太陽年輻射總量5711~6096兆焦耳/平方米，年日照時數(shù)3000小時左右，無霜期150~195天
⑵負(fù)載日耗電量 I=28W÷12V =2.3A
控制系統(tǒng)劃分高亮日平均4小時，微亮日平均6小時30%計算。 高亮放電2.3*4=9.3AH 微亮放電2.3*30%*6=4.2AH 所以總放電量為9.3+4.3=13.5AH
⑶所需太陽能組件100W的總充電電流100W÷17.5V=5.7A
在這里，兩個連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計最短天數(shù)為20天，1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，0.85為蓄電池充電效率。
⑷太陽能組件的最少總功率數(shù)=17.5×5.7=99.75W
選用峰值輸出功率100Wp、單塊50Wp的標(biāo)準(zhǔn)電池組件，應(yīng)該可以保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運行。
五、蓄電池選型
根據(jù)上面的數(shù)據(jù)知道，負(fù)載日耗電量13.5AH。在蓄電池充滿情況下，可以連續(xù)工作5個陰雨天，再加上*一個晚上的工作，蓄電池容量：
13.5×（5+1）=81（AH），選用2臺12V 50AH的蓄電池就可以滿足要求了。 銀川氣溫相對較低，需電池在-10℃工作效率會減小到70%左右，為了使電池正常工作，采用地埋方式進行安裝。
六、控制器選型
太陽能充放電控制器的主要作用是保護蓄電池。基本功能必須具備過充保護、過放保護、光控、時控與防反接等。在選用器件上，目前采用單片機控制。
由于寧夏溫度相對較底，控制器采用—20℃設(shè)計，成本相對要提高。 |
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