專利名稱：登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及太陽能光伏照明系統(tǒng)，特別涉及一種用于登船橋上交流照明燈具的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
登船橋是提供給港口用以連接渡船和候船樓的一種封閉式通道，不僅為旅客提供了全天候、方便、快捷、舒適、安全的上、下渡船服務(wù)，也實現(xiàn)了旅客流動和碼頭車輛流動的立體交叉，可有效改善港口的管理秩序和提高服務(wù)效率。光伏照明系統(tǒng)是典型的“光伏+儲能”系統(tǒng)，天氣良好的白天光伏發(fā)電，所發(fā)電力向蓄電池充電，晚間蓄電池向用電負荷放電。有些照明負荷是直流的，有些照明負荷是交流的。如負荷是直流的，則無須增加逆變環(huán)節(jié)；否則需要加裝逆變環(huán)節(jié)。在登船橋上應(yīng)用太陽能光伏照明系統(tǒng)，其技術(shù)方案與樓宇室內(nèi)照明系統(tǒng)存在一定的相通性，同時，也因為應(yīng)用基礎(chǔ)不同而存在局部的差異性。(1)登船橋使用方面登船橋是提供給港口用以連接渡船和候船樓的一種封閉式通道；(2)登船橋構(gòu)造方面登船橋在空間結(jié)構(gòu)上可以獨立于候船樓和渡船，在系統(tǒng)的搭建上不會對港口自身功能的實現(xiàn)產(chǎn)生影響，即光伏系統(tǒng)為登船橋的從屬系統(tǒng)，在生產(chǎn)上可為一體化實現(xiàn)；(3)光伏系統(tǒng)搭建方面登船橋可簡化為一個四面箱體結(jié)構(gòu)，其上表面及側(cè)面沒有過多的附屬設(shè)備，從而可為安裝太陽能電池板提供大量可有效利用的面積。而且光伏發(fā)電系統(tǒng)的其它附屬設(shè)備所占空間均較小，對登船橋的結(jié)構(gòu)強度和空間布置不會產(chǎn)生很大的影響；

實用新型內(nèi)容本實用新型目的旨在從節(jié)能減排方面考慮，應(yīng)用太陽能光伏技術(shù)為登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)。本實用新型采用的技術(shù)方案是一種登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括太陽能光伏電池組件、穩(wěn)壓控制器、逆變器、蓄電池、轉(zhuǎn)換裝置(電源切換器)、控制系統(tǒng)和LED燈；其中，太陽能光伏電池組件由導線經(jīng)電壓限制逆流防止電路分兩路供電，一路經(jīng)穩(wěn)壓控制器、逆變器、轉(zhuǎn)換裝置、恒流保護電路向LED燈提供電源，一路經(jīng)充放電控制器向蓄電池供電；在穩(wěn)壓控制器和充放電控制器之間設(shè)置控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)又經(jīng)數(shù)據(jù)線與轉(zhuǎn)換裝置輸入端相連，轉(zhuǎn)換裝置通過并網(wǎng)保護裝置與220V交流電網(wǎng)相連。本實用新型所述的太陽能光伏電池組件選用額定輸出功率75W的多晶硅太陽能電池組件，其開路電壓22V、短路電流4. 7A、最大功率點輸出電壓17. 5V、最大功率點電流 4. 3A、外形尺寸 1172 X 541 X 35mm。[0011]本實用新型所述的太陽能光伏電池組件，設(shè)有多塊太陽能電池板，它們采用三層安裝方式固定在登船橋箱體結(jié)構(gòu)上，其中頂層固定不動，中間層和底層設(shè)計成可移動式結(jié)構(gòu)，每塊太陽能電池板的四邊角安裝支撐柱加強支架。本實用新型所述的太陽能電池板的布置方式，采用齒輪齒條伸縮機構(gòu)實現(xiàn)，該伸縮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，由帶有正反轉(zhuǎn)馬達的齒輪和與之嚙合相連的齒條組成，齒輪通過固定夾裝在隔層中。本實用新型中，蓄電池選用大容量蓄電池，其工作電壓12V、容量200Ah，參考重量 121kg，外形尺寸 522 X 240 X 219mm。本實用新型中，充放電控制器為WS-C486060A型維爾仕太陽能控制器。其能夠智能調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在最大功率點，提高對太陽能板發(fā)電功率的利用率。其特征在于MCU(微處理控制器)具有PMW(脈沖寬頻調(diào)制)0 100%可變占空比程序。根據(jù)電池類型及充電的實際情況，能從PV面板提供快速、最佳的充電電壓及電流。具備過載保護、短路保護、反向放電保護、極性反接保護、雷電保護、欠壓保護、過充保護。本實用新型中，逆變器選用臥式直/交流逆變器，型號為HBC-P1500VASW。其直流輸入電壓為48V，交流輸出電壓為220V，頻率50Hz，外形尺寸為560 X 220 X 190mm。本實用新型中，，所述的LED日光燈選用T8型LED日光燈。其標稱規(guī)格 T8-1200mm*0^6，安裝252粒LED、光色值6000K(可選)、光亮值1350 15001m(彡熒光燈 40W)、寬電壓接入AC180V A(^60V&50Hz 60Hz、功耗13W、采用散熱鋁合金。燈具主要特點為無輻射、無頻閃、即開即亮、不受開關(guān)次數(shù)影響。本實用新型中，轉(zhuǎn)換裝置主要實現(xiàn)光伏電和市電之間的切換功能，通過控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換照明負載的供電電源。本登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)優(yōu)點1.廠家生產(chǎn)的時候直接集成光伏照明系統(tǒng)在登船橋箱體上。2.控制系統(tǒng)維護管理起來相對簡單，太陽能電池板直接安裝于登船橋設(shè)計安裝面上，整個系統(tǒng)僅配置一個大容量蓄電池，從而避小容量的重復(fù)性投資，也可在一定程度上減輕蓄電池損壞或報廢所造成的二次污染。3.交流220V的市網(wǎng)電不需要進行變換。太陽能電池陣列產(chǎn)生的電能通過穩(wěn)壓器將保持穩(wěn)定值后，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換即可直接提供給采用220V 50Hz交流電的LED燈具。4.登船橋上的太陽能電池板實際鋪展面積可通過采用三層安裝方式，并結(jié)合一種由電機、齒輪和齒條式電池板伸縮機構(gòu)對電池板的伸縮移動加以控制。

圖1是登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)的基本原理圖圖2是登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)示意簡圖圖3是應(yīng)用LED燈的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖4是伸縮式太陽能電池板布置方式簡圖圖5是圖4采用正反轉(zhuǎn)齒輪齒條式機構(gòu)的局部放大圖。圖中1.太陽能光伏電池組件；2.支撐柱；3.登船橋箱體結(jié)構(gòu)；4.帶有正反轉(zhuǎn)馬達的轉(zhuǎn)輪；5.齒條；具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型做進一步說明本實用新型提供的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其設(shè)計原理如圖1所示太陽能光伏系統(tǒng)將光輻射能轉(zhuǎn)換為電能，根據(jù)所采用燈具的電制需求，通過控制系統(tǒng)將直流電轉(zhuǎn)換為用于登船橋用電負載的交流電源。所述的太陽能光伏系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，其結(jié)構(gòu)主要由太陽能電池組件、逆變器、充放電控制器等組成。所述控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，其結(jié)構(gòu)主要由控制電路、電源切換開關(guān)(電源切換器， 轉(zhuǎn)換裝置)組成。本實用新型所涉及的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)配有大容量蓄電池和電源切換開關(guān)，其可實現(xiàn)如下功用當太陽光充足，光伏電能超出照明系統(tǒng)功率需求時，則將電能存貯入蓄電池；當太陽光不足或遇連續(xù)陰雨天，光伏電能不能有效滿足照明系統(tǒng)功率需求時，則將供電電源切換至220伏市網(wǎng)。一、分布式登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)該分布式登船橋太陽能光伏照明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示其包括附加在登船橋的光伏照明系統(tǒng)及其獨立控制系統(tǒng)，登船橋的主體結(jié)構(gòu)沒有改變。其功能的主要實施過程為 登船橋的照明燈具主要由光伏系統(tǒng)進行供電，當光伏系統(tǒng)電能供給不足、電壓不穩(wěn)時由控制系統(tǒng)進行切換，轉(zhuǎn)由市電進行電力供應(yīng)。在本實施例中分布式登船橋光伏照明系統(tǒng)的燈具及工作模式整合上，主要基于LED燈登船橋照明系統(tǒng)所述的光伏照明系統(tǒng)由電源和燈具組成。所述的電源由太陽能光伏電池組件1提{共。太陽能光伏電池組件1的結(jié)構(gòu)如圖4所示設(shè)有多塊太陽能電池板，它們采用三層安裝方式固定在登船橋箱體結(jié)構(gòu)3上，其中頂層固定不動，中間層和底層設(shè)計成可移動式結(jié)構(gòu)。每塊太陽能電池板的四邊角安裝支撐柱2，用以加強支架的強度。圖中箭頭表示行走方向。上述的太陽能電池板的布置方式，采用齒輪齒條伸縮機構(gòu)實現(xiàn)。該伸縮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖5所示，由帶有正反轉(zhuǎn)馬達的齒輪4和與之嚙合相連的齒條5組成，齒輪4通過固定夾裝在隔層中。所述齒輪齒條伸縮機構(gòu)的工作原理是如需將中、下層太陽能電池板收進，則控制帶有正反轉(zhuǎn)馬達的齒輪4逆時針轉(zhuǎn)動，完全收進后停止；如需將中、下兩層太陽能電池板放出，則控制帶有正反轉(zhuǎn)馬達的齒輪4順時針轉(zhuǎn)動，完全伸出后停止。二、照明燈具系統(tǒng)該交流照明燈具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示其包括太陽能光伏電池組件、穩(wěn)壓控制器、逆變器、蓄電池、轉(zhuǎn)換裝置、控制系統(tǒng)和LED燈；其中，太陽能光伏電池組件由導線經(jīng)電壓限制逆流防止電路分兩路供電，一路經(jīng)穩(wěn)壓控制器、逆變器、轉(zhuǎn)換裝置、恒流保護電路向 LED燈提供電源，一路經(jīng)充放電控制器向蓄電池供電；在穩(wěn)壓控制器和充放電控制器之間設(shè)置控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)又經(jīng)數(shù)據(jù)線與轉(zhuǎn)換裝置輸入端相連；轉(zhuǎn)換裝置通過并網(wǎng)保護裝置與220V交流電網(wǎng)相連。所述的太陽能光伏電池組件，主要作用在于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，即單塊組件在標準環(huán)境下的額定輸出功率751所述的穩(wěn)壓控制器的作用在于將光伏組件輸出的電壓穩(wěn)定于48V進行輸出。所述的逆變器的主要作用在于將直流電逆變?yōu)榻涣麟姟Ｋ龅某浞烹娍刂破鞯淖饔迷谟趯⑻柲芄夥姵亟M件轉(zhuǎn)化出的電能向蓄電池進行儲存或使用。所述的轉(zhuǎn)換裝置的作用在于作為開關(guān)，在照明系統(tǒng)和不同供電源之間進行通斷。所述的LED燈的主要作用在于應(yīng)用電能，轉(zhuǎn)換為光能予以照明。所述的控制系統(tǒng)主要作用在于實施檢測電路的電壓、電流，向穩(wěn)壓控制器提供控制信號。所述的并網(wǎng)保護裝置，即當檢測出逆變光伏電的電壓、頻率、相位與市電一致時， 將光伏電的控制開關(guān)與市網(wǎng)接通，否則立即斷開。上述的部件均可以由市場上購買。所述的電壓限制逆流防止電路為現(xiàn)有技術(shù)，主要由限流二極管和保險絲組成。所述的保護電路為現(xiàn)有技術(shù)，主要由電容器組成，其主要作用在于濾除直流電流。本實施例提供的交流照明燈具系統(tǒng)，其工作原理是充放電控制器對太陽能光伏電池組件的輸出進行最大功率點跟蹤控制，通過逆變器將太陽能光伏電池組件和蓄電池提供的48V直流電逆變?yōu)閱蜗?20V交流電。優(yōu)先使用太陽能光伏電池組件所產(chǎn)生的電供給額定工作電壓為交流220V 50Hz的照明系統(tǒng)使用。若其電力不足，在控制系統(tǒng)的作用下，通過轉(zhuǎn)換裝置切換至由交流220V市電進行供電。上述實施例中所述LED燈登船橋照明系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù)，其中LED燈登船橋照明系統(tǒng)由T8型LED日光燈組成。本實用新型提供了下述的負載分析和光伏系統(tǒng)設(shè)計計算方法，以便更好地實現(xiàn)上述實施例。1.照明燈具的負荷計算以目前一般登船橋的配置為計算參考采用燈具的額定功率為36W，每橋34盞，每天工作10小時每橋每天功率消耗=36X34 = 12MW，按1300W/天計算。每天工作10小時計，設(shè)定輸入電壓取48V，也即逆變器的輸入端電壓和整流器的輸出電壓為48V:耗電量=1300WX10h= 13000Wh。2.蓄電池容量計算優(yōu)選的大容量蓄電池，其工作電壓12V、容量200Ah 負載需求=13000Wh+ 48V = 270. 83Ah/ 天；初期評估最大自給天數(shù)為2天，蓄電池最大容許放電深度為80% 所需蓄電池容量=0天X270.83270.83Ah/天)+80%= 677.075Ah ；串聯(lián)蓄電池數(shù)=48V +12V = 4 ；并聯(lián)蓄電池數(shù)=677.075Ah + 200Ah = 3. 39 4 個；[0068]所述蓄電池數(shù)=4串X4并=16個。3.太陽能電池組件容量及面積計算優(yōu)選額定輸出功率75W的多晶硅太陽能電池組件，其開路電壓22V、短路電流 4. 7A、最大功率點輸出電壓17. 5V、最大功率點電流4. 3A、外形尺寸1172 X 541 X 35mm。估算地域太陽能輻射強度平均值為3. 5kff · h，折算為標準輻射強度環(huán)境1000W、25°C，則其等效為3.5h (峰值)單個電池板每天輸出=3. 5hX4. 3A = 15. 05Ah ；設(shè)定蓄電池庫倫效率為90%，太陽能光伏電池輸出衰減為10% 太陽能電池串聯(lián)數(shù)=270.83Ah+(90% X 15. 05AhX90% ) = 22. 2 23 個；太陽能電池并聯(lián)數(shù)=48V+17V 3個；所述電池板數(shù)=23串X3并=69個；安裝面積=1. 172X0. 541X69 = 43. 75m2 45m2，約等值于三個登船橋頂部的面積之和，故需采用擴展安裝面積的方式。4.工作模式本實用新型提供的三層太陽能電池陣列安裝方式，當照明系統(tǒng)開啟時，通過控制器控制正反轉(zhuǎn)馬達，將可收縮的兩層太陽能電池板展開；當照明系統(tǒng)關(guān)閉或登船橋移位時， 通過控制器控制正反轉(zhuǎn)馬達，將可收縮的兩層太陽能電池板收進。本實用新型的保護范圍并不限于上述的實施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變形而不脫離本實用新型的范圍和精神。倘若這些改動和變形屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本實用新型的意圖也包含這些改動和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)主要包括太陽能光伏電池組件、穩(wěn)壓控制器、逆變器、蓄電池、轉(zhuǎn)換裝置、控制系統(tǒng)和LED燈；其中，太陽能光伏電池組件由導線經(jīng)電壓限制逆流防止電路分兩路供電，一路經(jīng)穩(wěn)壓控制器、逆變器、轉(zhuǎn)換裝置、恒流保護電路向LED燈提供電源，一路經(jīng)充放電控制器向蓄電池供電；在穩(wěn)壓控制器和充放電控制器之間設(shè)置控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)又經(jīng)數(shù)據(jù)線與轉(zhuǎn)換裝置輸入端相連，轉(zhuǎn)換裝置通過并網(wǎng)保護裝置與220V交流電網(wǎng)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的太陽能光伏電池組件選用額定輸出功率75W的多晶硅太陽能電池組件，其開路電壓22V、短路電流 4. 7A、最大功率點輸出電壓17. 5V、最大功率點電流4. 3A、外形尺寸1172 X Ml X 35mm。
3.如權(quán)利要求1所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的太陽能光伏電池組件(1)，設(shè)有多塊太陽能電池板，它們采用三層安裝方式固定在登船橋箱體結(jié)構(gòu) (3)上，其中頂層固定不動，中間層和底層設(shè)計成可移動式結(jié)構(gòu)，每塊太陽能電池板的四邊角安裝支撐柱(2)加強支架。
4.如權(quán)利要求3所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的太陽能電池板的布置方式，采用齒輪齒條伸縮機構(gòu)實現(xiàn)，該伸縮機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，由帶有正反轉(zhuǎn)馬達的齒輪(4)和與之嚙合相連的齒條( 組成，齒輪(4)通過固定夾裝在隔層中。
5.如權(quán)利要求1所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的蓄電池選用大容量蓄電池，其工作電壓12V、容量200Ah，參考重量121kg，外形尺寸 522X240X219mm。
6.如權(quán)利要求1所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的充放電控制器為WS-C486060A型維爾仕太陽能控制器。
7.如權(quán)利要求1所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的逆變器選用臥式直/交流逆變器，型號為HBC-P1500VASW。
8.如權(quán)利要求1所述的登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，其特征是，所述的LED日光燈選用TSSLED日光燈。
專利摘要一種登船橋太陽能光伏交流照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括太陽能光伏電池組件、穩(wěn)壓控制器、逆變器、蓄電池、轉(zhuǎn)換裝置、控制系統(tǒng)和LED燈；其中，太陽能光伏電池組件由導線經(jīng)電壓限制逆流防止電路分兩路供電，一路經(jīng)穩(wěn)壓控制器、逆變器、轉(zhuǎn)換裝置、恒流保護電路向LED燈提供電源，一路經(jīng)充放電控制器向蓄電池供電；在穩(wěn)壓控制器和充放電控制器之間設(shè)置控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)又經(jīng)數(shù)據(jù)線與轉(zhuǎn)換裝置輸入端相連，轉(zhuǎn)換裝置通過并網(wǎng)保護裝置與220V交流電網(wǎng)相連。該系統(tǒng)在太陽光充足，光伏電能超出照明系統(tǒng)功率需求時，將電能存貯入蓄電池；當太陽光不足光伏電能不能有效滿足照明系統(tǒng)功率需求時，則將供電電源切換至220伏市網(wǎng)。其有效地解決了利用太陽能給登船橋照明問題。
文檔編號F21V23/00GK202109382SQ201120189280
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者嚴新平, 孫玉偉, 袁成清, 魏喬 申請人:武漢理工大學