引言
光伏行業(yè)競爭日益加劇，利潤率逐漸降低，各大廠家都在壓縮成本。同為光伏產(chǎn)品的光伏路燈控制器，成本控制壓力巨大。常見控制器多采用充電和放電回路相互獨立或部分獨立的拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖控制方便，但成本較高。結(jié)合實際工況，白天控制器為蓄電池充電，夜晚蓄電池放電，點亮路燈，這兩個過程相互獨立且永不同時發(fā)生，基于此，本文提出一種充電和放電共用同一回路的硬件拓撲，大大降低了產(chǎn)品成本：結(jié)合同步整流技術(shù)，進一步提高了產(chǎn)品效率。
1設(shè)計原理
1.1電路原理
本文所述控制器設(shè)計方案如圖1所示，PV端子為太陽能輸入接口，LED1為路燈，Battery為蓄電池。在單片機控制下，白天太陽能為蓄電池充電，03斷開，路燈放電回路關(guān)閉，04/05打開，充電回路開啟。在充電模式下，等效原理圖如圖2所示，雙向變換器工作在BUCK狀態(tài)。
夜晚蓄電池放電，點亮路燈。在單片機控制下，04關(guān)閉，斷開充電回路，03/05打開，放電回路開啟。蓄電池內(nèi)的能量被轉(zhuǎn)移到路燈上。
在放電模式下，等效原理圖如圖3所示，雙向變換器工作在BoosT狀態(tài)。
1.2主要器件選型
1.2.1單片機選型
考慮成本及單片機資源，選擇意法半導(dǎo)體32位控制器sTM32F030K6T,最高主頻48MHz,供電電壓3.3V,8通道、12位AD轉(zhuǎn)換器、4個定時器、32個引腳，PWM及AD采樣完全滿足要求。
1.2.2MOSFET選型
MOSFET的選擇綜合耐壓、電流、導(dǎo)通電阻、成本等因素，主電路中5個MOSFET均選擇國內(nèi)廠家深圳銳駿公司生產(chǎn)的RU75N08s,75V/80A,通態(tài)電阻8mQ。
1.2.3電感參數(shù)計算
開關(guān)頻率的選擇直接影響電感值和體積大小，開關(guān)頻率越高，功率變換器的功率密度更大，體積更小，成本較小，同時功率器件發(fā)熱越大，電感溫升越高。本設(shè)計中開關(guān)頻率選擇為100kHz。電感值由下式估算：
式中，K為紋波系數(shù)：Uin為輸入電壓：Uout為輸出電壓：T為開關(guān)周期：Iout為輸出電流。
1.2.4MOSFET驅(qū)動回路設(shè)計
采用IR公司的驅(qū)動芯片IR2110s驅(qū)動同步整流MOSFETO1、O2,IR2110s驅(qū)動電流2.5A,推挽驅(qū)動，通過外部電容實現(xiàn)自舉電源，原理如圖4所示。
1.3軟件設(shè)計
軟件主程序主要完成上電初始化、系統(tǒng)自檢及必要的安全保護。主要功能均在中斷程序中運行，軟件共分為四種模式：白天模式，實現(xiàn)充電功能：夜晚模式，完成放電功能：調(diào)試模式，實現(xiàn)控制器運行參數(shù)修改：低功耗模式，控制器暫停工作但保持通信功能。工作流程如圖5所示。
2經(jīng)濟性分析
樣機完成后，測試性能優(yōu)良，經(jīng)現(xiàn)場安裝試用半年，效果良好，完全滿足現(xiàn)有市場應(yīng)用需求。且經(jīng)成本統(tǒng)計，與其他產(chǎn)品相比較，節(jié)約成本達30%以上，在如今光伏市場利潤單薄的行業(yè)趨勢下，這項成本優(yōu)勢無疑雪中送炭。
3結(jié)語
綜上，基于Buck-Boost雙向變換器的光伏路燈控制器體積小巧，成本優(yōu)勢突出，經(jīng)現(xiàn)場實際應(yīng)用證明，效果顯著，各項參數(shù)均滿足應(yīng)用需求，這些優(yōu)勢為此款產(chǎn)品的推廣奠定了堅實的基礎(chǔ)。
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