银川太阳能路灯可行性设计
一、工作原理
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3.5V，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。蓄电池日平均放电10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。
二、太阳能电池组建倾角设计
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*佳倾角。针对银川的纬度设计北纬38°25’。设计组建倾角为50°左右。
三、太阳能路灯抗风设计
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。 由于宁夏的风速要高于平原地区，组建采用50WP两块，为了减小风对整灯的干扰，光板支架采用中空漏风设计。支架角铁采用4*4mm.加强焊接。
⑵路灯灯杆的抗风设计 路灯的参数如下：
电池板倾角50° 灯杆总高度=7m
设计选取灯杆臂厚δ=3.75mm 经过防腐处理：热镀锌喷塑。
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。
四、太阳能电池组件选型
设计要求：银川地区，路灯28W设计，每天平均工作时数10h左右，保证连续阴雨天数5天。
⑴宁夏地区太阳年辐射总量5711~6096兆焦耳/平方米，年日照时数3000小时左右，无霜期150~195天
⑵负载日耗电量 I=28W÷12V =2.3A
控制系统划分高亮日平均4小时，微亮日平均6小时30%计算。 高亮放电2.3*4=9.3AH 微亮放电2.3*30%*6=4.2AH 所以总放电量为9.3+4.3=13.5AH
⑶所需太阳能组件100W的总充电电流100W÷17.5V=5.7A
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。
⑷太阳能组件的最少总功率数=17.5×5.7=99.75W
选用峰值输出功率100Wp、单块50Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
五、蓄电池选型
根据上面的数据知道，负载日耗电量13.5AH。在蓄电池充满情况下，可以连续工作5个阴雨天，再加上*一个晚上的工作，蓄电池容量：
13.5×（5+1）=81（AH），选用2台12V 50AH的蓄电池就可以满足要求了。 银川气温相对较低，需电池在-10℃工作效率会减小到70%左右，为了使电池正常工作，采用地埋方式进行安装。
六、控制器选型
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，目前采用单片机控制。
由于宁夏温度相对较底，控制器采用—20℃设计，成本相对要提高。 |
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