提高效率49%的MPPT太陽(yáng)能燈具控制電路

目前常見(jiàn)的太陽(yáng)能燈具配置如下：兩串鐵鋰電池，10V工作電壓的光伏組件，2串LED燈板。太陽(yáng)能板子經(jīng)過(guò)一只肖特基二極管給電池充電，采用一只電阻鎮(zhèn)流放電，原理圖示如下：（A1 A2 A3 A4為四只電流表，實(shí)際電路是沒(méi)有的）

1        在合適光照下，太陽(yáng)能輸出一定電流值，經(jīng)過(guò)A1檢測(cè)，如果A1讀數(shù)為1A，發(fā)電4小時(shí)，那么太陽(yáng)能提供的電量是4AH(10.0V)

2        經(jīng)過(guò)肖特基二極管之后，給鋰電池充電，電流沒(méi)有變化，A2讀數(shù)為1A

充電4小時(shí)，電池接收的電量是4AH(6.4V)

3        到了夜間，電池放電電流是1A,A3讀數(shù)是1A，放電4小時(shí)，那么電池放出的電量是4AH(6.4V)

4        經(jīng)過(guò)1歐電阻后，電流沒(méi)有變化，A4讀數(shù)也是1A，那么燈板接收的電量是4AH(5.4V)

從上述參數(shù)來(lái)看，電量一直沒(méi)有變化，都是4AH；

變化的是電壓，從10V變化到6.4V,最后變化到5.4V；

再看能量的變化過(guò)程：

太陽(yáng)能10V*4A=40WH  電池6.4V*4A=26.4WH  燈板5.4V*4A=21.6WH

可以看出，太陽(yáng)能板子發(fā)出的電能，到最終亮燈應(yīng)用，能量利用效率54%。

采用MPPT充電電路，使太陽(yáng)能組件工作在最佳工作點(diǎn)，盡可能多的把能量抓取出來(lái)，給電池充電；采用降壓擴(kuò)流亮燈電路，充分利用電池每一分電力，使燈具更亮，時(shí)間更長(zhǎng)。原理圖示如下：

1        在合適光照下，太陽(yáng)能輸出一定電流值，經(jīng)過(guò)A1檢測(cè)，如果A1讀數(shù)為1A，發(fā)電4小時(shí)，那么太陽(yáng)能提供的電量是4AH(10.0V)

2        經(jīng)過(guò)MPPT充電電路之后，電流擴(kuò)展，A2讀數(shù)為1.3A,充電4小時(shí)，電池接收的電量是5.2AH（6.4V）

3        到了夜間，電池放電1A,  A3讀數(shù)是1A,可以放電5.2小時(shí),電池放出的電量是1A×5.2=5.2AH(6.4V)

4        經(jīng)過(guò)擴(kuò)流放電電路之后，電流擴(kuò)展,  A4讀數(shù)為1.15A,燈板接收的電量是1.15A×5.2H=5.98AH(5.4V)

從上述參數(shù)來(lái)看，電量一直在增加，從4AH到5.2AH，再到5.98AH

再看能量的變化過(guò)程：

太陽(yáng)能10V*4A=40WH  電池6.4V*5.2A=33.28WH  燈板5.4V*5.98A=32.292WH

可以看出，太陽(yáng)能板子發(fā)出的電能，到最終亮燈使用，能量利用效率80%.

改進(jìn)型電路是常規(guī)電路的32.292WH/21.6WH=1.49倍。

如上電壓電流數(shù)據(jù)是實(shí)際測(cè)試所得。

鐵鋰電池的充放電效率假設(shè)為100%。（實(shí)際在90-95%之間）

智能化亮燈控制電路

太陽(yáng)能燈具采用陽(yáng)光能量，收天氣影響，天有陰晴，燈具每天接收的能量或多或少。而夜晚都是一樣，需要合適的照明。

或多或少的電量如何適應(yīng)相同的夜晚照明要求，這是個(gè)難點(diǎn)！

智能亮燈電路會(huì)檢測(cè)每天的充電電量。電量足，則亮燈功率大，電量少，亮燈功率小，亮燈功率的不同，從而保證夜晚的照明時(shí)間，保證大部分夜晚不熄燈。

具體電路原理是：

采用精確基準(zhǔn)電路，做反饋控制環(huán)路

電池從滿電狀態(tài)開(kāi)始亮燈，燈電流1.5A

隨著不斷放電，電池電壓在降低

同時(shí)經(jīng)過(guò)調(diào)整的恒流電路，也會(huì)降低輸出電流。

到3小時(shí)后，電池電壓為6.50V，燈電流0.91A

而此時(shí)電池剩余電量40%左右

反饋回路發(fā)揮作用，開(kāi)始降低亮燈電流。從0.91A降低到0.30A，歷時(shí)4小時(shí)。

而此時(shí)段電池電壓是維持在6.50V（電流不斷的降低，電池電壓可以維持不變）

天氣原因，太陽(yáng)能板子功率配置偏小，安裝角度不合適，這都會(huì)造成太陽(yáng)能發(fā)電量不足，從而導(dǎo)致電池還有儲(chǔ)電空間的情況下做的推演。

如果太陽(yáng)能組件配置夠大，合適的安裝角度，當(dāng)?shù)仃?yáng)光夠強(qiáng)，用常規(guī)電路都可以充飽電池；MPPT的對(duì)比效果就沒(méi)有那么明顯。

在常規(guī)太陽(yáng)能燈具配置下，改進(jìn)型電路能夠顯著提高每天充飽電池的幾率，同時(shí)每天都會(huì)提升亮燈時(shí)的放電效率。尤其在太陽(yáng)能板子尺寸受限制的一體化太陽(yáng)能燈具上會(huì)具備比較顯著的效果。