街道照明的AC到DC转换：工程指南

发布者：OSD编辑团队（擁有 15 年生產與現場服務經驗的工廠工程師）在最受欢迎, 解决方案

将交流路灯电路转换为直流太阳能路灯是一种架构更改，而不是组件交换。 本页的原始版本将这项工作框定为电力电子练习-整流器，滤波器，逆变器。在该领域，有用的问题是不同的：您正在从照明电路中移除电网馈电，并在每个电极上用独立的直流电源替换它。本指南涵盖了相关内容，它适合哪些网站，以及诚实的经济学。

转换的具体内容

交流路灯电路有三个部分：电网馈电、控制装置直流太阳能路灯取代了这三个部分。太阳能电池板直接产生直流电;充电控制器调节进入磷酸铁锂电池的电流-磷酸铁锂，我们使用这种化学物质，因为它可以容忍部分状态循环，并且在相同的负荷下保持容量比铅酸电池长得多; LED灯具从电池中汲取能量。这条链中没有任何东西需要整流器。

原页的整流器和滤波器解释描述了一个电网供电的AC/DC电源。该硬件在照明中只扮演一个角色：从交流电路中为直流负载供电，如闭路电视摄像机，信息显示器或通信模块，中间没有电池。如果这是您的用例，您需要整流器-而不是太阳能系统。

驱动这些改造的四个问题

我们收到的大多数改造咨询都是从现有交流电路的四个问题中的一个开始的。它们并不同等严重，在花钱之前对它们进行排名会有所帮助：

老化的灯具和昏暗的输出。 旧的高压钠灯或第一代LED灯具会漂移到当前的照明标准以下。DC LED灯具可以恢复输出，但在订购任何硬件之前，首先要根据道路等级（欧洲的EN 13201，北美的IES指南）进行照明计算。
复杂、无记录的电路。 当区域由不同的承包商在不同的年代布线时，故障查找的成本往往超过其保护的能源。独立的太阳能单元完全消除了串联电路：一个电极的故障不会级联到线路上。
灯头更换频繁。 混合的型号和不兼容的驱动程序将20分钟的更换变成了一次采购活动。标准化一个DC灯具系列并配备匹配的驱动程序就结束了。这是一次采购修复，而不是技术修复。
定时器或手动控制。 光电管和基于时间的控制是我们构建的每个DC夹具的标准配置。这是四个问题中最小的一个，不应该单独进行业务案例。

转换适合的地方-以及不适合的地方

我们在改造咨询中要求的第一件事是带阴影照片和公用事业电价的杆测量。有了这两个输入，我们返回照明计算和自主计算。我们应用的决策表：

标准	转换为直流太阳能适配器	保持交流
网供给	缺席，或挖沟到达它是占主导地位的项目成本	存在于极点，关税低
极点遮蔽	可管理，或可通过远程面板安装解决	沉重的树冠-首先解决阴影问题（参见我们的阴影指南）
极点条件	声音，或在负载检查后可重复使用	使用寿命结束时的电极-在任何情况下预算新电极
光水平	20-100 W DC灯具满足道路/公园等级要求	高桅杆或非常宽的巷道，直流装置不再经济

一个拥有现有交流电源、音柱和低关税的站点仍然值得升级-在现有电源上安装更好的灯具，而不是太阳能。这样说会使我们在该站点上的订单减少，并为客户节省十年的电池更换费用。

独立直流照明典型系统参数

以下范围是我们产品实践的典型范围，而不是报价。最终尺寸来自照明和自动化计算：

参数	典型范围	注意到
系统电压	12 V或24 V DC	运行超过~15 m或负载超过~60 W时，首选24 V
LED灯具负载	20-60 W（道路），30-100 W（道路）	由照明计算设置，而不是由旧灯的瓦数
PV模块	60-150 W一体机; 100-400 W分体式	分体式系统允许远离遮阳板的远程面板放置
电池	30-100 Ah LiFePO4（12 V）	在设计负荷下，可在无阳光的情况下使用3-5个晚上
充电控制器	MPPT，10-20 A	当面板Vmp（最大电源电压）远高于电池电压时，MPPT会产生成本

原页面省略的压降规则

原件声称直流输电的能量损耗低于交流输电。在极点水平上，这是真的-直流回路没有Transformer或无功损耗-但该声明附带一个条件，原件从未声明：在12 V时，电流高，铜损与电流的平方成正比。一个60 W的负载在12 V时会消耗5 A电流。将这5 A电流通过一条30米长的小型电缆，灯具就会明显变暗。

一个计算的例子，使用标准铜电阻率：5 A在4 mm²电缆上运行30 m（60 m环路），产生大约1.3 V的压降-约为12 V系统的11%，足以将驱动器推向其截止电压。我们在每个报价中应用的规则：

保持12 V运行在大约15 m以下，或将系统步进到24 V。
在订购电缆之前，而不是之后，根据真实的电缆计划计算压降。
在运行时间较长的情况下使用MPPT：它可以让面板在更高的电压下工作，并在电池附近转换，切断电缆中的电流。我们的控制器尺寸计算器针对给定的面板、电池和运行时间进行计算。

实际需要逆变器时（DC → AC）

有些改装需要在极点处使用交流电：摄像头、显示器、带交流适配器的传感器。然后在电池和负载之间添加逆变器，以调整输出频率和电压，如原始页面所述。我们的构建中有三条规则：

用于电子产品的纯正弦波。 修正平方反相器扰乱了一些驱动器和开关模式电源。
持续负载的大小，而不是峰值。 逆变器额定的浪涌，它从来没有看到是钱花在闲置损失。
计算空闲消耗。 一个200 W的逆变器在空载时燃烧5-10 W，可以在一夜之间耗尽一个小电池。在一个紧凑的自治系统上，空闲消耗是3晚和4晚自治之间的区别。

交流电的真正优势在于高压下的远距离传输，这在单极中是无关紧要的。在已经存在稳定电网馈电的情况下，直接向交流电设备馈电胜过在电池往返损耗之上增加逆变器损耗。

诚实的经济学

有三行文字说明了这一情况，每一行文字都附有一个假设：

没有每月的照明电费。 对于独立的直流单元来说是真的。补偿线是电池更换储备：户外使用的磷酸铁锂电池组通常需要在第5-8年更换，具体取决于气候和放电深度。预算为运营费用，而不是惊喜。
与使用交流电相比，节省的成本取决于电价和电缆线路。 在电网馈电到达极点且不需要挖沟的情况下，转换投资回报可以持续十年。如果替代方案是在300米的铺砌道路上挖沟，太阳能装置将迅速获胜。在没有电价和电缆线路的情况下，都不要报价。
**直流LED系统比交流钠灯具寿命长，主要是因为LED光源降解缓慢，但限制寿命的部件是驱动器和电池-两者都是可更换的线项目，而不是密封的灯具。

本页未包含的内容

本页介绍道路和公园照明改造的直流架构。不包括并网光伏逆变器、带交流备用电源的混合路灯、电信−48 V整流器设备或工业UPS。要确定特定改造的规模，请从控制器规模计算器开始。;来看看硬件，浏览一体化太阳能路灯线.如果您所在地的真实的问题是阴影而不是交流电源，我们的独立面板安装方法通常是更便宜的解决方案，控制器背景在MPPT vs PWM：如何选择中。