引言
光伏行業競爭日益加劇，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構，這種結構雖控制方便，但成本較高。結合實際工況，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，大大降低了產品成本：結合同步整流技術，進一步提高了產品效率。
1設計原理
1.1電路原理
本文所述控制器設計方案如圖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。
夜晚蓄電池放電，點亮路燈。在單片機控制下，04關閉，斷開充電回路，03/05打開，放電回路開啟。蓄電池內的能量被轉移到路燈上。
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。
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、導通電阻、成本等因素，主電路中5個MOSFET均選擇國內廠家深圳銳駿公司生產的RU75N08s,75V/80A,通態電阻8mQ。
1.2.3電感參數計算
開關頻率的選擇直接影響電感值和體積大小，開關頻率越高，功率變換器的功率密度更大，體積更小，成本較小，同時功率器件發熱越大，電感溫升越高。本設計中開關頻率選擇為100kHz。電感值由下式估算：
式中，K為紋波系數：Uin為輸入電壓：Uout為輸出電壓：T為開關周期：Iout為輸出電流。
1.2.4MOSFET驅動回路設計
采用IR公司的驅動芯片IR2110s驅動同步整流MOSFETO1、O2,IR2110s驅動電流2.5A,推挽驅動，通過外部電容實現自舉電源，原理如圖4所示。
1.3軟件設計
軟件主程序主要完成上電初始化、系統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，實現充電功能：夜晚模式，完成放電功能：調試模式，實現控制器運行參數修改：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經濟性分析
樣機完成后，測試性能優良，經現場安裝試用半年，效果良好，完全滿足現有市場應用需求。且經成本統計，與其他產品相比較，節約成本達30%以上，在如今光伏市場利潤單薄的行業趨勢下，這項成本優勢無疑雪中送炭。
3結語
綜上，基于Buck-Boost雙向變換器的光伏路燈控制器體積小巧，成本優勢突出，經現場實際應用證明，效果顯著，各項參數均滿足應用需求，這些優勢為此款產品的推廣奠定了堅實的基礎。
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