用实时监测法优化LED太阳能路灯系统

    摘要：利用基于LabVIEW开发的虚拟仪器对蓄电池的充放电数据全天实时监测。旨在实现LED光源、蓄电池容量和太阳能电池功率三者的最佳匹配。用同样的监测办法确定太阳能电池板的最佳倾角和方位角及反光镜的有效利用。对两盏LED路灯的实测结果表明：在保证照度要求的前提下，太阳能路灯系统的成本大大降低，系统运行稳定可靠。

　　一、引言

　　在光伏应用领域，太阳能光伏照明具有重要的地位。LED照明与太阳能的有机结合是从PN结到PN结，无须电压变换，效率高，结构简单，具有独特的优势和良好的应用前景。目前，太阳能照明难以大面积推广的瓶颈不是技术问题，而是成本太高，前期投入太大，以至于几年内不能用节约的电费补偿投入。目前工程设计过于依赖数学模型和理论数据，由于环境的差异及气象的千变万化，在蓄电池和太阳能电池之间易出现"小马拉大车"或"大马拉小车"现象，造成浪费乃至缩短使用寿命。而热点研究的最大功率输出跟踪技术还处于概念层面，不具实用价值。

　　本文结合在我校设计安装并已成功运行近三年的两盏led太阳能路灯的优化设计方法及测试结果进行分析阐述。

　　二、虚拟仪器的开发

　　（一）仪器设计

　　利用调理信号电路对光电池的输出电流和蓄电池的放电电流及蓄电池的充放电工作电压进行一定频率的数据采样，由USB数据采集模块将采集数据送入计算机。在LabVIEW软件平台上进行实时显示和统计分析。原理框图见图1。

图1系统原理框图

　　（二）软件开发

　　LabViEW足美国国家仪器（NI）公司开发的广泛应用于仪器控制、自动化测试、数据分析处理等领域图形化编程语言，是优秀的开发虚拟仪器软件。在自动化测控领域得到越来越广泛的应用。开发本系统采用的足LabVlEW8.2版本，硬件采用NI公司生产的USB接口数据采集模块，型号为USB一6009,14位8通道输八。USB接口可方便地即插即用并支持热插拔。连接笔记本电腑可实现现场数据临测。

　　（三）面板设计

　　在图2所示的面板图中，设置两个开关以选择是监测电流、电压还是同时监测。分别显示电流实时采集曲线和电压实时采集曲线。并配以数字显示。在采集周期设置窗口，以秒为单付设置采样周期。"开始采集"按钮同时具有暂停功能。全部采集结束后，选择"退出并回放"按钮，在回放波形窗将显示采集电流波形。并计算其曲线下面积值作为电流充放电的安时数（能量值）。在面扳的右下方同时显示带有日期、时间信息的全部数据列表，并显示电流、电压最大最小值。

图2 虚拟仪器面板图

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