引言

　　光伏行业竞争日益加剧，利润率逐渐降低，各大厂家都在压缩成本。同为光伏产品的光伏路灯控制器，成本控制压力巨大。常见控制器多采用充电和放电回路相互独立或部分独立的拓扑结构，这种结构虽控制方便，但成本较高。结合实际工况，白天控制器为蓄电池充电，夜晚蓄电池放电，点亮路灯，这两个过程相互独立且永不同时发生，基于此，本文提出一种充电和放电共用同一回路的硬件拓扑，大大降低了产品成本：结合同步整流技术，进一步提高了产品效率。

　　1设计原理

　　1.1电路原理

　　本文所述控制器设计方案如图1所示，PV端子为太阳能输入接口，LED1为路灯，Battery为蓄电池。在单片机控制下，白天太阳能为蓄电池充电，03断开，路灯放电回路关闭，04/05打开，充电回路开启。在充电模式下，等效原理图如图2所示，双向变换器工作在BUCK状态。

　　夜晚蓄电池放电，点亮路灯。在单片机控制下，04关闭，断开充电回路，03/05打开，放电回路开启。蓄电池内的能量被转移到路灯上。

　　在放电模式下，等效原理图如图3所示，双向变换器工作在BoosT状态。

　　1.2主要器件选型

　　1.2.1单片机选型

　　考虑成本及单片机资源，选择意法半导体32位控制器sTM32F030K6T,最高主频48MHz,供电电压3.3V,8通道、12位AD转换器、4个定时器、32个引脚，PWM及AD采样完全满足要求。

　　1.2.2MOSFET选型

　　MOSFET的选择综合耐压、电流、导通电阻、成本等因素，主电路中5个MOSFET均选择国内厂家深圳锐骏公司生产的RU75N08s,75V/80A,通态电阻8mQ。

　　1.2.3电感参数计算

　　开关频率的选择直接影响电感值和体积大小，开关频率越高，功率变换器的功率密度更大，体积更小，成本较小，同时功率器件发热越大，电感温升越高。本设计中开关频率选择为100kHz。电感值由下式估算：

　　式中，K为纹波系数：Uin为输入电压：Uout为输出电压：T为开关周期：Iout为输出电流。

　　1.2.4MOSFET驱动回路设计

　　采用IR公司的驱动芯片IR2110s驱动同步整流MOSFETO1、O2,IR2110s驱动电流2.5A,推挽驱动，通过外部电容实现自举电源，原理如图4所示。

　　1.3软件设计

　　软件主程序主要完成上电初始化、系统自检及必要的安全保护。主要功能均在中断程序中运行，软件共分为四种模式：白天模式，实现充电功能：夜晚模式，完成放电功能：调试模式，实现控制器运行参数修改：低功耗模式，控制器暂停工作但保持通信功能。工作流程如图5所示。

　　2经济性分析

　　样机完成后，测试性能优良，经现场安装试用半年，效果良好，完全满足现有市场应用需求。且经成本统计，与其他产品相比较，节约成本达30%以上，在如今光伏市场利润单薄的行业趋势下，这项成本优势无疑雪中送炭。

　　3结语

　　综上，基于Buck-Boost双向变换器的光伏路灯控制器体积小巧，成本优势突出，经现场实际应用证明，效果显著，各项参数均满足应用需求，这些优势为此款产品的推广奠定了坚实的基础。

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