1.引言

太陽能光伏照明設備憑借著節能、環保、安裝方便的特點，在照明行業中樹立起重要地位。近年來，隨著商品化市場的不斷完善和發展，廣告事業也越做越大，能源投入在廣告事業上愈來愈多。基于環保節能理念，目前市場上已經有多家公司生產太陽能廣告牌，但是這些廣告牌一般沒有充分考慮到如何使蓄電池能量轉換率最大和使用壽命問題。

本文分析了在市面上流行的控制器沒有充分考慮的一些問題，在此基礎上提出了一套節能的并網式LED環保廣告牌供電系統設計方案。

2.并網式LED環保廣告牌供電系統總體框圖

并網式LED環保廣告牌供電系統是由太陽能電池、市電、鉛酸蓄電池、LED燈、驅動電路和控制器等部分組成。一套基本并網式LED環保廣告牌供電系統，原理框圖如圖1所示。

(1)太陽能電池板是并網式LED環保廣告牌供電系統的能量主要來源，作用是將太陽能直接轉化為電能，存儲于鉛酸蓄電池。

(2)控制電路控制鉛酸蓄電池的充電階段，實現對電池的涓流、恒流、過充電、浮充電模式，同時控制蓄電池和市電對LED廣告牌的供電情況。

(3)鉛酸蓄電池用于能源存儲，供LED廣告牌使用。

本系統主要從以下幾點來完成節能的目的：

(1)以蓄鉛酸電池作為控制系統的能源，減少對市電的消耗，從而實現對清潔能源的充分使用。

(2)根據光敏電阻的特性，實現控制鉛酸蓄電池充電的大致時間。通常來說，在天氣良好的情況下，中午時分太陽光最強，光能最為充分，太陽能電池板單位時間轉換效率最高，此時對鉛酸蓄電池充電，充分利用太陽能，所需的時間最短。

(3)時鐘芯片向單片機反饋時間信號，單片機實時控制LED廣告燈夜間工作時間，減少不必要的能源浪費。

(4)廣告燈采用LED燈，其具有電壓低、較之同功率燈亮度高，節能的特點。

3.控制系統的硬件設計

3.1 供電電源模塊的設計

(1)單片機電源模塊和CN173專用蓄電池充電管理芯片電源模塊的設計單片機電源模塊和CN173專用蓄電池充電管理芯片電源模塊電源分別來源于12V鉛酸蓄電池和太陽能電池，采用LM2575T-ADJ作為電壓轉化芯片，分別獲得5V和15V穩壓電源。

(2)市電對LED廣告牌供電模塊的設計備用電源220V市電經降壓、整流、濾波，得到同鉛酸蓄電池向LED廣告牌供電的同樣大小電壓，使LED廣告燈穩定工作。電源模塊電路如圖2所示。

3.2 鉛酸蓄電池充電模塊

針對鉛酸蓄電池的特性，采用適當的充電方法對蓄電池的使用壽命是非常重要的，本控制系統采用CN3717芯片實現對鉛酸蓄電池進行涓流、恒流、過充電和浮充電。當電壓低于所設置過充電壓的81.1%時，CN3717用所設置的恒流電流的13%對電池進行涓流充電。在過沖電階段，充電電流逐漸減小，當充電電流降到外部電阻所設置的值時，CN3717進入到浮充電狀態。

本系統采用光敏電阻實現控制鉛酸蓄電池開始充電的大致時間。光敏電阻為了更好地吸收光，一般情況下制成薄片結構，光的強度越大電阻值就越小，相反，光的強度越小電阻值就越大，并且光敏電阻在高溫，多濕等惡劣環境下仍能夠穩定可靠地工作。針對鉛酸蓄電池充電的啟動時間并不需要精確控制，僅依靠太陽光強度而定，并且成本低廉，適用于太陽能充電管理系統。

3.3 邏輯控制系統設計

邏輯控制系統原理如圖3所示，AT89C2051芯片電路如圖4所示。

充電控制：當太陽光較為充足時，光敏電阻阻值減小，向P1.4口輸入高電平，單片機控制P1.5口輸出高電平，Q1導通，CN317芯片得電，控制鉛酸蓄電池充電過程。充電結束時，CN317芯片DRV端口輸出低電平，充電禁止。天黑時，光敏電阻阻值趨于無窮大，向P1.4口輸入底電平，CN317芯片斷電。

放電控制：時鐘信號向單片機發送信號，假設設置時間為24小時制，當時間為18:00時，單片機P3.5口檢測鉛酸蓄電池是否處于過放狀態，當蓄電池處于過放電狀態時，P1.6輸出低電平，Q2截止，P1.7輸出高電平，Q4導通，經處理過的市電代替鉛酸蓄電池向LED廣告燈供電。當時間為5:00時，單片機P1.4口輸出低電平。

3.4 并網式LED環保廣告牌供放電控制系統

并網式LED環保廣告牌供放電控制在充電控制管理系統的控制下，太陽能組件白天向12V鉛酸蓄電池充電，晚上鉛酸蓄電池給LED廣告燈提供電力，當連續陰雨天或其他情況導致鉛酸蓄電池無法儲存足夠的能量時，市電可作為輔助電源向LED廣告牌供電。其控制系統流程圖如圖5所示。

4.結束語

本文對并網式LED環保廣告牌供電系統，基于一種適合小規模供電系統模型上， 提出了一套應用于并網式LED環保廣告牌供電系統的設計方案。該設計方案中先介紹充電控制電路，同時也介紹該系統的控制管理方法。該方案所設計的控制系統具備時控，防反充，針對鉛酸蓄電池智能充電，使鉛酸蓄電池不因過充，過放而迅速減少使用壽命，同時使能源得到充分利用。