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具有主动 MPPT 且无镇流电阻的太阳能日光灯

  然而,偶然,户外通道的细节使得这类传统解决计划不方便、不切实践或完整不可能。那末,大概需求一种拓扑上更灵巧的要领,纵然它比窗户计谋更庞杂、服从更低。太阳能日光灯便是一个例子。  太阳能日光灯是一种照明体系,包孕安装在室外的太阳能光伏板(可继续地将阳光转换为电能)、将所述电能传导至室内的电线,而后是适宜的电路和 LED,将运送的电能从新转换回实用的光源。  

  关于这类两重转换计划,将光转换为电,然后再转换为光,以应用正当尺寸(和本钱!)的太阳能电池板,同时仍坚持足够亮以供应用,这请求在两个转换步调中都完成高效率。此设想理念(见图)先容了一些完成这些设想请求的要领。

  拥有最大功率点跟踪和低压恒流 LED 驱动的太阳能日光灯。   依据界说,光伏板的事情道理是将光转换成电能。是以,一块电池板能发生的电量取决于照射在它下面的光量。当然!大概不太显然的是,电池板的功率输入还取决于其加载的电压,而且最大转换服从和功率输入的电压(最大功率点电压 = MPPV)会跟着光量和(在较小程度上)温度而光鲜明显变迁。   比方,图示面板的规格表将其额定为“30 瓦”和“12 伏”。但这绝不应被理解为它能够将 30 W 输出到 12 V 负载,由于它不会如许做——纵然在阳光直射下也不会。事实上,它最多只能输入 20 W 到 12 V。为了但愿取得额外的 30 W,必需同意负载电压升至标称 12 V 额定值的 156%——即 18.7 V(所谓的最大功率电压 = MPV)。这是怎样回事?   这类情形实际上是太阳能电池板规格的典范特性。额外输入电压通常被有意低估。这思量到了如许一个究竟:太阳能电池板很少能完整垂直地洗澡在阳光下,并且在前提不现实的情况下,用户情愿失掉一些可用输入(比方,足以给 12 V 电池充电), 也不肯一无所获。   事实上,假如照射在面板上的阳光缺乏 20%,那末这块面板实践上会输入 18.7 V的负载。   为了从太阳能电池板提取最大功率,最好负载必需随入射照明和温度而变迁。这类计谋平日称为最大功率点跟踪 (MPPT),也是 U2、A1 和四周组件的目标。   U2a 和 U2b 振荡以发生 ~100 Hz “扰动??”方波,该方波与施加到 U1 的占空比操纵旌旗灯号相加。这会致使太阳能电池板负载电压的周期性变迁。是以,电池板功率服从也会发生变迁,在同步整流器 U2c 引脚 4 处发生旌旗灯号,该旌旗灯号在该引脚被采样并施加到反馈积分器 A1。发生的 MPPT 旌旗灯号被积累,成为 25 kHz 电压倍增器振荡器 U1 的反馈,该振荡器以精确的偏向增添或缩小 U1 的占空比,以最大化从太阳能电池板接受的功率。   “太阳能电池阵列控制器不需要乘法器来最大化功率”中细致先容了“扰动和视察”自动 MPPT 的事情道理。   当然,从面板提取的功率必需输出到 LED 阵列并用于发生实用的光。平日的做法是将 LED 连接到高压串连/并联矩阵中。可怜的是,这类拓扑布局会致使固有的低效率,由于需求电流均衡镇流电阻来赔偿 LED 正向电压之间弗成防止的不立室。通常以这类体式格局会丧失约莫 10% 或更多的总可用功率。   所示电路经由过程将面板电压提升到足够高的值(~90 V)来包容 30 个 1-W LED 的纯串连,从而避免了这类低效率。是以,再也不需求镇流电阻及其不良功率消耗,从而显著进步灯服从。   然而,题目涌现了。假如 LED 串连灯串的连续性失落,D1 供应的电流无处可去,该怎么办?   假如产生这类情形,而且没有供应任何平安步伐来操纵 C8 上电荷的积存,则那边的电压将危险地回升(理论上没有限定),直到许多组件(包孕 Q1、D1 和 C8)弗成防止地受到毁坏(也许是激烈的毁坏)。电压比拟器晶体管 Q2 的设置可防止这类灾害,当有风险的过压情形产生时,将 U1 的 RESET 输出配置为低电平并封闭 Q1 驱动器。
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