AC zu DC-Konvertierung für Straßenbeleuchtung: Engineering Guide

Was die Konvertierung wirklich beinhaltet

Ein AC-Straßenlaternenkreis besteht aus drei Teilen: der Netzzufuhr, dem Steuergerät (Treiber oder Vorschaltgerät) und die Leuchte. Eine DC-Solar-Straßenlaterne ersetzt alle drei. Das Panel erzeugt direkt Gleichstrom; ein Laderegler regelt den Fluss in eine LiFePO4-Batterie-Lithium-Eisenphosphat, die Chemie, die wir verwenden, weil sie Teil-Zustandszyklen toleriert und die Kapazität bei gleicher Leistung viel länger hält als Bleisäure; und die LED-Leuchte zieht aus der Batterie. Nichts in dieser Kette braucht einen Gleichrichter.

Die ursprüngliche Seite der Gleichrichter-und-Filter-Erklärung beschreibt eine netzbetriebene AC/DC-Stromversorgung. Diese Hardware behält genau eine Rolle bei der Beleuchtung: Fütterung von DC-Lasten wie CCTV-Kameras, Informationsanzeigen oder Kommunikationsmodulen aus einem AC-Stromkreis ohne Batterie dazwischen. Wenn das Ihr Anwendungsfall ist, möchten Sie einen Gleichrichter-kein Sonnensystem.

Die vier Probleme, die diese Retrofits antreiben

Die meisten Retrofit-Anfragen, die wir erhalten, beginnen mit einem von vier Problemen mit der bestehenden AC-Schaltung. Sie sind nicht gleich ernst, und es hilft, sie vor dem Ausgeben von Geld zu bewerten:

• Alterung Leuchten und dim Ausgang. Alte Hochdruck-Natrium-oder LED-Leuchten der ersten Generation driften unter aktuellen Beleuchtungsstandards. Eine DC-LED-Leuchte stellt die Leistung wieder her, aber der ehrliche erste Schritt ist eine Lichtberechnung gegen die Straßenklasse (EN 13201 in Europa, IES-Anleitung in Nordamerika), bevor Hardware bestellt wird.
• Komplexe, undokumentierte Stromkreise. Wenn Zonen in verschiedenen Jahrzehnten von verschiedenen Auftragnehmern verdrahtet wurden, kostet die Fehlersuche oft mehr als die Energie, die sie schützt. Standalone-Solareinheiten entfernen den Serienkreislauf vollständig: Der Ausfall eines Pols kaskadiert nicht die Linie hinunter.
• Lampenkopfwechsel. Gemischte Modelle und inkompatible Treiber verwandeln einen 20-minütigen Tausch in eine Beschaffungsübung. Die Standardisierung auf eine DC-Befestigungsfamilie mit übereinstimmenden Treibern beendet das.
• Timer oder manuelle Steuerung. Fotozelle und zeitbasierte Steuerung sind Standard bei jeder DC-Leuchte, die wir bauen. Es ist das kleinste der vier Probleme und sollte den Business Case nicht alleine tragen.

Wo die Conversion passt-und wo nicht

Das erste, was wir bei einer Nachrüstanfrage verlangen, ist eine Mastuntersuchung mit Schattierungsfotos und dem Versorgungstarif. Mit diesen beiden Eingaben geben wir eine Beleuchtungsberechnung und eine Autonomieberechnung zurück. Die Entscheidungstabelle, die wir anwenden:

Ein Standort mit einer vorhandenen AC-Einspeisung , Schallmasten und niedrigen Tarifen kann immer noch eine Aufrüstung wert sein - mit einer besseren Leuchte auf dem vorhandenen Einspeiseweg , nicht mit Solar . Das kostet uns den Auftrag auf dieser Website und erspart dem Kunden ein Jahrzehnt Batteriewechsel .

Typische Systemparameter für Standalone-DC - Beleuchtung

Die folgenden Bereiche sind die typischen Umschläge unserer Produktpraxis , kein Angebot . Die endgültige Dimensionierung ergibt sich aus den Berechnungen der Beleuchtung und Autonomie :

Die Voltage-Drop - Regel , die die Originalseite auslässt

Das Original behauptet , dass die Gleichstromübertragung einen geringeren Energieverlust hat als AC . Auf der Polebene ist das wahr - eine Gleichstromschleife trägt keinen Transformator oder reaktive Verluste - aber die Behauptung kommt mit einer Bedingung , die das Original niemals angibt : Bei 12 V ist der Strom hoch , und Kupferverlust skaliert mit dem Quadrat der current . A 60 W Last bei 12 V zieht 5 A . Senden Sie , dass 5 A nach unten ein 30 m Lauf von unterdimensionierten Kabel und die Leuchte sichtbar dimmt .

Ein berechnetes Beispiel unter Verwendung des Standard-Kupferwiderstands : 5 A über einen 30 - Meter-Lauf (60 m Schleife) auf 4 mm ² Kabel ergibt etwa 1,3 V Tropfen - etwa 11% eines 12 - V-Systems und genug , um einen Treiber in Richtung seines Cutoff zu drücken .

1. Halten Sie 12 - V-Läufe unter etwa 15 m , oder steigern Sie das System auf 24 V .
2. Berechnen Sie den Abfall vom realen Kabelplan vor der Bestellung von Kabeln , nicht danach .
3. Verwenden Sie MPPT , wo die Läufe lang sind : Es lässt das Panel mit einer höheren Spannung arbeiten und wandelt sich in der Nähe der Batterie um , wodurch der Strom im Kabel reduziert wird . Unser Controller Sizing Calculator macht diese Arithmetik für ein gegebenes Panel , eine Batterie und eine Lauflänge .

Wenn Sie den Wechselrichter tatsächlich benötigen (DC → AC)

Einige Nachrüstungen benötigen AC an der Stange : eine Kamera , ein Display , ein Sensor mit einem AC-Adapter . Dann fügen Sie einen Wechselrichter zwischen Batterie und Last hinzu , der die Ausgangsfrequenz und - spannung wie auf der Originalseite vermerkt . Drei Regeln aus unseren Builds :

• Reine Sinuswelle für die Elektronik . Wechselrichter mit modifiziertem Quadrat stören einige Treiber und Schaltnetzteile .
• Größe für die Dauerlast , nicht die Spitze . Ein Wechselrichter , der für einen Anstieg ausgelegt ist , den er nie sieht , ist Geld , das für Leerlaufverluste ausgegeben wird .
• Zählen Sie die Leerlaufaufnahme . Ein 200 - W-Wechselrichter , der 5 - 10 W ohne Last verbrennt , kann eine kleine Batterie über Nacht entleeren . Bei einem eng dimensionierten autonomen System ist diese Leerlaufaufnahme der Unterschied zwischen einer 3 - Nacht - und einer 4 - Nacht-Autonomie .

Der echte Vorteil von AC ist die Fernübertragung bei hoher Spannung , die an einem einzigen Pol irrelevant ist . Wo bereits eine stabile Netzeinspeisung besteht , schlägt die Einspeisung von AC-Geräten direkt die Zugabe von Wechselrichterverlusten zusätzlich zu den Batterie-Roundtrip - Verlusten .

Die ehrliche Wirtschaft

Drei Linien tragen den Fall , und jede hat eine Annahme :

• Keine monatliche Stromrechnung für die Beleuchtung . Wahr für eine eigenständige DC-Einheit . Die Offset-Linie ist eine Batterie-Ersatzreserve : LiFePO4 - Packs im Außenbereich müssen in der Regel im Jahr 5 - 8 ersetzt werden , abhängig von Klima und Entladungstiefe .
• Die Ersparnis gegenüber dem Verbleib bei Wechselstrom hängt vom Tarif und dem Graben ab . Wo die Netzeinspeisung den Pol erreicht und keine Grabungen erforderlich sind , erstreckt sich die Amortisationszeit der Umwandlung über ein Jahrzehnt . Wo die Alternative 300 m asphaltierte Fahrbahn ist , gewinnt die Solaranlage schnell .
• Lebensdauer Ansprüche müssen die gleiche Behandlung . DC-LED - Systeme überdauern AC Natrium-Leuchten vor allem , weil LED-Quellen langsam abbauen , aber die lebensbegrenzenden Teile sind der Treiber und die Batterie - beide austauschbare Linie Elemente , nicht versiegelte Leuchten .

Was diese Seite nicht abdeckt

Diese Seite behandelt DC-Architektur für Straßen - und Parkbeleuchtungsnachrüstungen . Sie deckt nicht netzgebundene PV-Wechselrichter , hybride Straßenleuchten mit Wechselstrom-Backup - Feed , Telekommunikations - 48 - V-Gleichrichteranlagen oder industrielle USV ab . Um eine bestimmte Nachrüstung zu dimensionieren , beginnen Sie mit dem Reglergrößenrechner ; um die Hardware zu sehen , durchsuchen Sie die All-in - One-Solar - Straßenlaterne . Wenn das eigentliche Problem an Ihrem Standort eher Schatten als die AC-Einspeisung ist , Unser separater Panel-Installationsansatz ist in der Regel die billigere Lösung , und der Controller-Hintergrund befindet sich in MPPT vs PWM : Wie man wählt .