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系统各个组成部分的主要功能如下: (1) 太阳能电池。由许多太阳能电池组件串、并联而成, 其合成的容量可以是数百峰瓦(Wp) , 也可达数个兆峰瓦(Wp) 甚至更大, 组件可由单晶硅、多晶硅、非晶硅或其他类型的太阳能电池组成。一般来说, 光伏阵列由于多为半导体器件构成, 其伏安特性具有强烈的非线性。 (2) 蓄电池组。蓄电池也称电瓶, 是太阳能LED照明系统的关键部分。一般是由一定数量的铅酸蓄电池经由串、并联组合而成, 其容量的选择应与太阳能电池阵列的容量相匹配。它的主要作用是在白天储存太阳能阵列所产生的电能, 晚上把储存的能量释放出来,供负载照明使用。它的最佳充电电流和放电电流, 一般按10 h 充、放电率计算。 由于蓄电池对电压的波动具有/ 缓冲0作用, 还可使得负载系统的运行更加平稳可靠。虽然铅酸蓄电池具有容量大、价格低等优点, 但若使用不当, 很容易加速蓄电池的老化, 使蓄电池的寿命急剧缩短, 造成系统运行成本的增加, 充、放电电流过大都会对电瓶的寿命有一定的影响。因此对蓄电池的充放电进行合理规划和控制是光伏充电系统中必不可少的环节。 (3) 控制器。控制器的作用是对太阳能电池、蓄电池电压、市电电源和LED 负载进行总体监控。为蓄电池提供最佳的充电电流和电压, 同时保护蓄电池, 避免过充电和过放电现象的发生。需要时完成太阳能电池和市电2 个电源之间的转换, 保证LED 负载稳定可靠的工作。 以处理器为核心的控制器结构可以给系统带来极大的可配置型, 增强系统的应用范围。 (4) LED 照明光源。半导体LED 照明光源是系统的重要组成部分。LED 应保证亮度高, 亮度辐射范围大且均匀, 所使用的白光LED 数量少。控制器中的负载控制策略和LED 驱动电路的设计直接决定了系统的照明效果。因此, 需要根据LED 响应速度快和低压直流驱动等特性, 选择合适的驱动方案及控制策略, 实现与蓄电池电压的匹配, 以充分发挥LED 照明的优点。 (5) 市电电源。在出现阴雨天时, 蓄电池不能及时充电, 出现蓄电池电压不足, 不能正常向负载供电时, 由开关电源将220 V 交流市电变换成低压直流电, 供LED 负载使用。控制器系统设计中为市电电源提供了一个低压直流电输入接口。 2 处理器需求分析 控制器是系统的核心部分, 系统工作过程通过它进行管理和控制。系统通过控制器实现系统工作状态的管理、蓄电池剩余容量的管理、蓄电池充电、放电控制、太阳能电池电源及市电电源的切换控制以及LED 负载半功率控制等主要功能。而处理器又是控制器的核心。其负责根据程序指挥控制器中元器件实现控制器的上述功能。
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