[发明专利]一种基于风光互补的公路隧道分布式照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道照明系统，具体涉及一种基于风光互补的公路隧道分布式照明系统。

背景技术

随着我国公路交通的迅速发展,特别是高速公路的发展,公路隧道也日趋增多,为了保障行车安全,根据国家标准,长度超过100 m的公路隧道都必须安装照明系统。目前公路隧道照明系统面临的问题主要有两方面。一方面是节能，公路隧道照明费用是一笔巨大的开支，对于能源短缺也是一个巨大的考验。另一方面是可靠性，由于国内对用电量的需求急速膨胀，对电网供电系统的安全与稳定性带来很大威胁。

此外对于一些环境特别偏僻独立隧道，采用电网供电成本太高。

而目前广泛应用于隧道照明的供电系统还是通过电网供电，这样供电一方面不利于环保节能，另一方面由于电网可靠性较差，因此带来的控制难度大，维修过程复杂，故障波及范围大，而且无法达到供电全局最优。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种基于风光互补的公路隧道分布式照明系统，全面利用风能，太阳能很好的互补特点，采用分布式供电系统提供隧道照明，具有可靠性高和供电稳定，便于管理和维护的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于风光互补的公路隧道分布式照明系统，包括有设置在每个隧道口的独立的小型风光互补发电系统及监控中心，监控中心主要是将小型风光互补发电系统通过无线网络连接起来进行集中监控，监控中心与维修站通过Internet网络连接，当出现故障时可以发送到维修站实现及时检修。

所述的独立的小型风光互补发电系统包括有主控制器，风电模块，光伏模块，储能模块，隧道照明控制器与单向并网模块组成，风电模块、光伏模块、储能模块及单向并网模块的输出端均为直流，其输出端都并联到直流母线上，直流母线连接隧道照明控制器，为LED照明供电；主控制器对电压电流数据采集分析后，驱动功率开关管控制风电模块、光伏模块、储能模块及单向并网模块的供电回路的开通与关断，主控制器通过串口通讯模块与小型风光互补发电系统进行通讯。

所述的光伏模块由光伏电池组和DC/DC变换器组成，光伏电池组与DC/DC变换器的输入端相连，DC/DC变换器的输出端接入直流母线，为LED照明灯供电。通过PWM控制DC/DC变换器的控制端实现功率变换与调节，为LED照明平稳供电。

所述的风电模块由风力发电机、整流装置，DC/DC转换器组成，即小型风力发电系统。风力发电机输出为三相交流电，将其三相端子a、b、c分别与整流装置相连，将风能转化为直流电能，其直流输出端与DC/DC转换器输入端相连，DC/DC转换器的输出端与直流母线并联，为LED照明灯供电；光伏阵列与DC/DC变换器的输入端相连，DC/DC变换器的输出端接入直流母线，为LED照明灯供电；蓄电池与直流DC母线相连；通过PWM控制DC/DC转换器的控制端实现功率变换与调节，为LED照明平稳供电。

所述的主控制器是整个发电系统中的核心，采用DSP2000系列芯片TMS320F2812，通过其2×8路A/D转换通过连接电流电压传感器实现对太阳电池的输出电流电压，风力发电的输出电流，蓄电池电流及直流母线电流的信息采集，主控制器的通用IO口即GPIOA口是一个16位的IO口，其中GPIOA6，GPIOA7用于PWM发生器引脚，因此剩余14个IO引脚可连接驱动14个功率开关管，开关管分别串联到风电模块，光伏模块，储能模块及单向并网模块这4个供电模块的供电回路，通过控制功率开关管开通或关断相应的供电回路，来达到稳定负载供电的目的。

所述的主控制器内的PWM发生器采用定时器T1PWM发生器与T2PWM发生器，其输出引脚为GPIOA6、GPIOA7，输出引脚GPIOA6通过DC/DC转换器的控制端与风电模块相连，输出引脚GPIOA7通过DC/DC变换器的控制端与光伏模块相连。

将主控制器的16位通用IO口B即GPIOB和4位通用IO口D即IOPD连接LCD液晶显示LCD12864，完成其工作状态（风力供电、光伏供电或电网供电）、电池信息，等的显示，方便进行故障检修。主控制器的RS232串口通过RS232转GPRS模块与监控中心相连实现分布式风光互补照明系统与监控中心的无线通讯。

所述的隧道照明控制器采用80C51作为微控制器，将其通用IO口P0和P1口与A/D芯片相连，通过A/D转化器采集光亮传感器的输出电压，然后微控制器通过串口与PLC相连，根据检测到的环境光亮度，微控制器通过PLC的IO点控制各照明回路的开启和关闭，实现隧道内的柔性照明。