基板封装的风光互补LED照明控制器设计

1 引言

目前，风光互补系统发展较快，风光互补控制器种类较多，但真正能很好的达到经济性。可靠性和安全性的系统还不多，其主要的原因之一是没有一个良好的控制系统。风光互补照明控制器工作在户外环境中，是风光互补系统的核心，对控制器的技术要求较高，在满足使用功能的前提下还要做到控制智能化。可靠化。寿命长。稳定性好。

常规的光伏控制器在蓄电池充满以后，会启动开路保护模式，断开太阳能电池板与蓄电池的充电回路，达到保护蓄电池的作用。但是对风光互补照明系统而言，在蓄电池过充时风机是不能直接进行开路保护，一般都是采用卸荷器对风机进行刹车。

本文通过深入研究风光互补照明系统工程应用存在的问题，结合多年的实践经验，提出了一种基于新型基板封装的风光互补LED照明控制器设计方法，其采用新颖的威廉希尔官方网站 和特殊的威廉希尔官方网站 封装方式，很好的解决目前现有风光互补照明系统出现的刹车故障问题，提高了风光互补照明系统的可靠性。

2系统构成

如图1所示，风光互补照明系统由风力发电机。太阳能电池板。蓄电池。控制器和卸荷器等五大部分组成。

整个系统中，控制器的功能主要包括蓄电池的充放电管理.LED灯的通断及全功率/半功率控制。风机的充电及卸荷控制。系统软硬件方面的保护等。

3 系统设计

3.1控制器原理

风光互补控制器按功能模块分为控制威廉希尔官方网站 与功率威廉希尔官方网站 ，如图2所示。

控制威廉希尔官方网站 包括单片机.AD转换威廉希尔官方网站 。显示按键威廉希尔官方网站 .10驱动威廉希尔官方网站 。硬件保护威廉希尔官方网站 和接口威廉希尔官方网站 ；功率威廉希尔官方网站 板采集到的蓄电池。太阳能电池板.LED灯的电压和电流信号通过接口威廉希尔官方网站 送入AD转换威廉希尔官方网站 ，AD转换威廉希尔官方网站 将信号转换为单片机能够识别的信号，送人单片机，由单片机对转换后的结果进行处理，然后给出控制指令，发送给显示按键威廉希尔官方网站 和IO驱动威廉希尔官方网站 ；功率威廉希尔官方网站 包括蓄电池威廉希尔官方网站 。太阳能电池板威廉希尔官方网站 .LED灯威廉希尔官方网站 。风力发电机威廉希尔官方网站 。卸荷比较威廉希尔官方网站 。风机卸荷威廉希尔官方网站 和接口威廉希尔官方网站 ，外部设备蓄电池。太阳能电池板.LED灯分别连接到蓄电池威廉希尔官方网站 。太阳能电池板威廉希尔官方网站 和LED灯威廉希尔官方网站 ，经风力发电机威廉希尔官方网站 输出的电压信号送入卸荷比较威廉希尔官方网站 ，由卸荷比较威廉希尔官方网站 比较，并发出控制指令至风机卸荷威廉希尔官方网站 。

3.2常规卸荷控制方法

在风光互补照明系统中，当蓄电池过充或风速过高时需要对风机进行刹车，常用的保护控制方法是经过控制器AD转换威廉希尔官方网站 采集风机整理输出电压，通过单限比较威廉希尔官方网站 来判断风机卸荷与否。

如图3所示，Vcc-Wind.GND-Wind分别为风机整流后的输出端，LM393D为比较芯片，2脚为比较器输人参考电压端.3脚通过分压电阻R23.R24将风机输入电压输入到3脚.TVS为稳压。防冲击二极管，CIO为滤波电容。通过比较风机整流后的电压来产生门控型号Gate Shunt输出高，低电平来控制是否卸荷。

如图3所示，单限比较器很灵敏，理想情况下比较器的输入电压达到参考电压时，比较器切换输出状态，但是实际情况下风能随机性较大，产生的电压断断续续，比较器的开关特性为非线性，于是会造成比较器平繁的切换状态，抗干扰能力比较差。

这时控制风机卸荷的MOS开关管处于导通与半导通状态，MOS容易烧毁，造成控制器的损坏。

3.3新的卸荷控制方法

如图4所示，根据图3中单限比较器抗干扰能力差，我们引人滞回比较威廉希尔官方网站 。通过输出引脚1反馈到引脚3，威廉希尔官方网站 的输出特性在两个阈值区间，在这个区间两个阈值点间进行卸荷功能切换。不会频繁切换工作状态，提高了比较器的稳定性，因而也就具有一定的抗干扰能力。其中12V为比较器的供电电压，RMl为输出端上拉电阻，R23.R25为分压电阻，引脚2为参考电压。

通过长期试验与工程应用，采用滞回比较威廉希尔官方网站 的卸荷预判系统能够完善的保护控制器内部开关元器件，挺高卸荷性能的稳定性，达到实际工程应用的要求。

4基板封装技术

馈到引脚3，威廉希尔官方网站 的输出特性在两个阈值区间，在这个区间两个阈值点间进行卸荷功能切换。不会频繁切换工作状态，提高了比较器的稳定性，因而也就具有一定的抗干扰能力。其中12V为比较器的供电电压，RMl为输出端上拉电阻，R23.R25为分压电阻，引脚2为参考电压。

通过长期试验与工程应用，采用滞回比较威廉希尔官方网站 的卸荷预判系统能够完善的保护控制器内部开关元器件，挺高卸荷性能的稳定性，达到实际工程应用的要求。

在风光互补照明系统中，通过太阳能电池板。风力发电机对蓄电池充电过程中会产生大量的能量转换，其中一部分能量通过热能消耗掉，这对系统威廉希尔官方网站 的稳定性带来很大风险，特别是在炎热的夏天，户外温度达到40多少度，当控制器进行电能转换或风机卸荷时会产生大量的热量，如果不能及时的进行散热，控制器内部电子元件会随温度的上升而改变特性，导致控制器烧毁。

通过控制器威廉希尔官方网站 设计规格，自主创新设计成铝基板封装威廉希尔官方网站 板。其独特的金属铝板，具有良好的导热性。电气绝缘性能和机械加工性能。快速散发风速很大时控制器功率过大损耗的热量，可承受大电流和高温度循环等冲击，使风光互补控制器具有高可靠性。低成本。低功耗等特点。

如图5所示，控制器外部主要由外壳1.铝基板2和散热器3组成，铝基板2位于外壳1底部，散热器3与铝基板2紧密贴合在一起。铝基板2与散热器3相接触面涂有导热硅脂，可承受大电流和高温冲击，控制器功率威廉希尔官方网站 直接焊接在铝基板上，铝基板与散热器相连，利于散热。

通过长期试验与工程应用，采用铝基板封装的风光互补控制器在散热性能上是一般控制器的10倍，能够快速散发热量，保护控制器。

5 结论

新型基板封装的风光互补LED照明控制器通过新型基板封装技术以及智能卸荷模块的接入功能，解决了风力发电机过速造成的损害。这种方案一方面解决了风力发电机过速制动刹车。快速散热，另一方面也提高风能，太阳能供电可靠性和电能质量。

同时，该控制系统能够实现潮流的控制，从而达到一定程度的削峰填谷的作用，既缓解了用电矛盾，也改善了电网电源结构。
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