[0001] 本发明涉及一种应用于太阳能光伏照明的领域，尤其涉及一种可广泛适用在太阳能发电系统、室外照明等领域并集成智能控制和节能高效的具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED。

[0002] 未来5 年，我国对能源需求快速增长和节能减排指标的迅速提高不仅是经济社会发展的压力，还是新能源产业发展的巨大动力。作为新能源领域的重要产业，太阳能产业必将在未来低碳革命中扮演主要角色。作为同时横跨“新能源”和“节能环保”两大产业的太阳能产业将成为未来新投资的最大受益者 。太阳能照明使用光控＋时控的自动控制方式，无需人工管理，后期管理费用很低。

[0003] 太阳能电力是绝对环保的，永无枯竭的危险。太阳能电力不受资源分布区域的限制，可以在用电区就近发电，哪里需要，就在哪里发电。不需要供、配电系统，无需开沟、埋电缆，无需增容和附加系统，既方便又节约，施工周期很短。

[0004] 当前，结合太阳能光伏发电系统而出现的光伏照明系统多采用多控制器结合控制的方式实现照明，也就是说通过太阳能光伏发电控制器+逆变器+照明控制器+光源驱动电源的方式，此种方式效率低下，当太阳能电池板发电通过光伏控制器到蓄电、电能从蓄电池通过逆变器到照明控制器的过程、控制器到光源镇流器的过程均存在损耗，从而降低了能源的利用效。

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED，该具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED针对太阳能系统中扰动观察法的缺点，把固定电压法、变步长与扰动观察法相结合得到的一种有效的复合MPPT算法，提高系统稳定性与转换效率，能克服在最大功率点附近存在系统震荡，减少了系统输出效率；在光线环境变化剧烈的情况下容易产生跟踪失败的问题，该复合MPPT算法能解决现有太阳能发电系统（太阳能控制器）中使用的传统MPPT算法引致的的精度低下、成本高、不稳定等问题，相比传统算法的光伏控制器，性能提高15%以上，故障率降低20%，在高转换效率的同时降低成本；同时由于采用集中控制的方式，折合单个控制器的成本比原有传统控制器降低20%到50%；另外把把光伏控制器、LED控制器、通信模块通过单一32位MCU单元进行集中控制和管理，减少中间环节，提高蓄电池使用效率在10%以上，同时减去逆变器，在节省成本的基础上降低了故障率，提高转换效率。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED，包括32位MCU、由32位MCU统一集中控制管理的光伏控制器、LED控制器、LED电源，还包括与32位MCU连接的通信模块、与光伏控制器连接的太阳能电池模块、与LED电源连接的LED、连接于光伏控制器和LED电源之间的蓄电池，光伏控制器与LED控制器之间及LED控制器与LED电源之间均为相互连接；32位MCU基于由固定电压法、变步长与扰动观察法相结合的复合MPPT算法进行统一集中控制管理；通信模块采用感光传感器、DALI总线和GPRS总线控制的方式。

[0007] 对于太阳能 最大功率追踪的原理为：在日照时，32位MCU 通过电压电流检测电路采集到的模拟信号经A/D 端口送入单片机进行复合MPPT 算法分析后，单片机脉宽调制模块输出PWM（脉宽调制）脉冲去控制驱动模块，来调节DC/DC 变换器中绝缘栅双极型场效应管的通断，实现对太阳能电池模块输出电压及电流的控制，从而调节太阳能电池模块输出功率，这个过程反复进行直到系统工作在最大功率点。

[0008] 进一步的，所述复合MPPT 算法的算法步骤为：首先利用固定电压法，根据光伏电池开路电压算出最大功率参考点，然后在以最大功率参考点来进行分段，并且在扰动观察法的基础上采用变步长算法，来改善搜索速度和搜索范围;反之当工作点位于最大功率参考点右侧较远时，电压以一个较大步长的扰动量减小电压，从而实现太阳能最大功率点的跟踪。

[0009] 进一步的，所述的32位MCU采用上位机指令的方式实现多种照明系统的调光形式，结合DALI总线协议，GPRS通信协议，根据需要，合理利用能源，延长照明时间，达到智能控制的效果。

[0010] 该LED在启动前以及过程中32位MCU 接收上位机信息，确定照明要求，采取全功率工作，定时调光、实时调光、人体感应调光的方式来实现灯光控制，同时监控照明系统工作状态，若检测到LED 故障则切断整个LED供电并传回故障码；LED工作过程中，通过32位MCU 以及相关放大电路，减少期间电能的损耗。

[0011] 该具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED还能提高太阳能峰值电流5-10A；在现有技术的基础上提高太阳能体转换效率达到90%以上；使用DALI 总线控制精度：±2A；
通过动态调光延长LED 照明时间，在原来8 小时基础上提高至12 小时；该LED使用寿命最长达5 年。

[0012] 综上所述，本发明的有益效果是：具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED针对太阳能系统中扰动观察法的缺点，把固定电压法、变步长与扰动观察法相结合得到的一种有效的复合MPPT算法，提高系统稳定性与转换效率，能克服在最大功率点附近存在系统震荡，减少了系统输出效率；在光线环境变化剧烈的情况下容易产生跟踪失败的问题，该复合MPPT算法能解决现有太阳能发电系统（太阳能控制器）中使用的传统MPPT算法引致的的精度低下、成本高、不稳定等问题，相比传统算法的光伏控制器，性能提高15%以上，故障率降低20%，在高转换效率的同时降低成本；同时由于采用集中控制的方式，折合单个控制器的成本比原有传统控制器降低20%到50%；另外把把光伏控制器、LED控制器、通信模块通过单一32位MCU单元进行集中控制和管理，减少中间环节，提高蓄电池使用效率在10%以上，同时减去逆变器，在节省成本的基础上降低了故障率，提高转换效率。该LED能提高太阳能系统的转换效率达到15%以上，同时节能照明光源——LED的控制，减少了中间损耗，在照明领域中有广阔的市场空间，项目产业化实施，将有效促进新能源及节能环保技术应用，有利于我国环境发展;还具有很强的竞争力，实用性强、推广面大、市场需求量大，产品进入市场比较容易。附图说明

[0013] 图1为本发明实施例1的具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED的结构框图；图2为复合MPPT算法的流程图。

[0014] 实施例1本发明实施例1所描述的一种具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED，如图1和图2所示，包括32位MCU1、由32位MCU统一集中控制管理的光伏控制器2、LED控制器3、LED电源4，还包括与32位MCU连接的通信模块5、与光伏控制器连接的太阳能电池模块6、与LED电源连接的LED7、连接于光伏控制器和LED电源之间的蓄电池8，光伏控制器与LED控制器之间及LED控制器与LED电源之间均为相互连接；32位MCU基于由固定电压法、变步长与扰动观察法相结合的复合MPPT算法进行统一集中控制管理；通信模块采用感光传感器、DALI总线和GPRS总线控制的方式。

[0015] 对于太阳能最大功率追踪的原理为：在日照时，32位MCU 通过电压电流检测电路采集到的模拟信号经A/D 端口送入单片机进行复合MPPT 算法分析后，单片机脉宽调制模块输出PWM（脉宽调制）脉冲去控制驱动模块，来调节DC/DC 变换器中绝缘栅双极型场效应管的通断，实现对太阳能电池模块输出电压及电流的控制，从而调节太阳能电池模块输出功率，这个过程反复进行直到系统工作在最大功率点。

[0016] 本实施例中，复合MPPT 算法的算法步骤为：首先利用固定电压法，根据光伏电池开路电压算出最大功率参考点，然后在以最大功率参考点来进行分段，并且在扰动观察法的基础上采用变步长算法，来改善搜索速度和搜索范围;反之当工作点位于最大功率参考点右侧较远时，电压以一个较大步长的扰动量减小电压，从而实现太阳能最大功率点的跟踪。

[0017] 本实施例中，32位MCU采用上位机指令的方式实现多种照明系统的调光形式，结合DALI总线协议，GPRS通信协议，根据需要，合理利用能源，延长照明时间，达到智能控制的效果。

[0018] 该LED在启动前以及过程中32位MCU 接收上位机信息，确定照明要求，采取全功率工作，定时调光、实时调光、人体感应调光的方式来实现灯光控制，同时监控照明系统工作状态，若检测到LED 故障则切断整个LED供电并传回故障码；LED工作过程中，通过32位MCU 以及相关放大电路，减少期间电能的损耗。

[0019] 该具有太阳能最大功率跟踪控制的智能调光LED还能提高太阳能峰值电流5-10A；在现有技术的基础上提高太阳能体转换效率达到90%以上；使用DALI 总线控制精度：±2A；
通过动态调光延长LED 照明时间，在原来8 小时基础上提高至12 小时；该LED使用寿命最长达5 年。

[0020] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。