高效太阳能庭院灯控制器设计与实现

【摘要】：照明用电在整个能源耗费中占有很大比重,它使人们迫切寻找一种绿色照明方式。太阳能作为一种清洁无污染的新能源与LED光源的结合使用使得这种方式成为可能。太阳能LED灯相比其他灯具,具有绿色环保、节能减排、使用寿命长等优点,所以本文设计一个太阳能庭院灯控制器以实现对蓄电池充电以及LED灯具照明的控制。由于太阳能的输出功率非线性,受温度及光照强度的影响而时刻变化,因此需要一种最大功率跟踪方式使其始终输出最大功率。基于对太阳能输出特性的分析,本文建立一种跟踪算法SFCMPPT算法,并分析了算法的具体控制流程。本文首先比较了几种常用的太阳能最大功率跟踪(MPPT)控制方式,在总结它们优缺点基础上,本文采用SFCMPPT作为最大功率跟踪方案,使太阳能电池的输出始终在其最大功率点附近,并设计了该算法的控制流程。其次本文介绍了蓄电池的工作原理和特性,以及几种蓄电池的充电方式,在总结这些充电方式的优缺点的基础上,选择本设计的充电方式并研究了蓄电池充电流程。再次,本设计针对白光LED电气特性及实际情况,采用峰值电流控制的BUCK-BOOST变换器作为其恒流驱动器,并分析变换器工作时电流稳定性及斜坡补偿的必要性,选用MAX16834作为恒流控制芯片。最后,本文设计了一个能量双向流动的BOOST-BUCK主电路,该电路工作于充电模式下等效为BOOST-BUCK电路,工作于放电模式下等效为BUCK-BOOST电路。采用自举的驱动方式使该电路具有最少的外围器件。对整个系统的总体控制流程进行了分析。 【关键词】：太阳能电池 蓄电池 LED 充电 放电 SFCMPPT
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景及意义7
• 1.2 国内外发展现状及趋势7-9
• 1.2.1 太阳能灯具7-8
• 1.2.2 蓄电池技术8
• 1.2.3 灯具充放电控制器8-9
• 1.2.4 LED灯具9
• 1.3 本文研究内容9-11
• 第二章 太阳能特性及最大功率跟踪技术研究11-31
• 2.1 太阳能光伏电池的基本原理及输出特性11-14
• 2.1.1 太阳能光伏电池的基本原理11-13
• 2.1.2 太阳能电池的输出原理及其特性曲线13-14
• 2.2 太阳能光伏电池等效电路及数学模型14-17
• 2.2.1 光伏电池等效电路14-15
• 2.2.2 光伏电池的数学模型15-17
• 2.3 MPPT电路设计17-25
• 2.3.1 MPPT原理17-18
• 2.3.2 DC/DC变换电路18-22
• 2.3.3 常见的几种MPPT算法的分析与比较22-25
• 2.4 新型最大功率跟踪——SFCMPPT算法25-30
• 2.4.1 SFCMPPT的原理25-26
• 2.4.2 SFCMPPT算法的建立26-27
• 2.4.3 SFCMPPT算法的控制流程27-29
• 2.4.4 算法验证分析29-30
• 2.5 本章总结30-31
• 第三章 蓄电池原理和特性及充电方法的研究31-41
• 3.1 蓄电池的工作原理及特性31-34
• 3.1.1 蓄电池的工作原理31-32
• 3.1.2 影响铅酸蓄电池寿命的因素32-33
• 3.1.3 描述蓄电池性能的参数33-34
• 3.2 蓄电池的充电方法34-38
• 3.2.1 恒流充电法35-36
• 3.2.2 恒压充电法36
• 3.2.3 分段充电法36-37
• 3.2.4 PWM充电法37-38
• 3.4 本文应用的充电方法38-40
• 3.4.1 本文应用的充电法的原理38-39
• 3.4.2 新方法的具体流程39-40
• 3.5 本章总结40-41
• 第四章 LED驱动电路的设计41-54
• 4.1 LED电气特性41-42
• 4.2 峰值电流控制变换器42-48
• 4.2.1 变换器的原理42-43
• 4.2.3 峰值变换器电流稳定性的分析43-45
• 4.2.4 斜坡补偿分析45-48
• 4.3 LED灯驱动芯片的选择及外围电路的设计48-52
• 4.3.1 驱动芯片的选择48-49
• 4.3.2 相关元件参数计算49-52
• 4.4 LED照明控制流程52-53
• 4.5 本章总结53-54
• 第五章 庭院灯控制器总体设计与实验54-67
• 5.1 总体电路设计54
• 5.2 蓄电池充电主电路的设计54-56
• 5.2.1 BOOST-BUCK充电电路54-55
• 5.2.2 充电主电路开关器件的选择55-56
• 5.3 辅助电路的设计56-58
• 5.3.1 MOS管驱动电路设计56-57
• 5.3.2 辅助电源的设计57-58
• 5.4 检测电路的设计58-61
• 5.4.1 电池板电压与蓄电池电压检测电路58-59
• 5.4.2 电池板电流检测电路59-61
• 5.5 系统整体的控制策略61
• 5.6 实验与分析61-66
• 5.7 本章总结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 作者简介73
• 攻读硕士学位期间研究成果73-74

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

超高亮LED的驱动    王凤岩;许建平;贺明智;

固定电压法结合扰动观察法在光伏发电最大功率点跟踪控制中应用    熊远生;俞立;徐建明;

硅太阳电池模型参数的一种解析方法    徐晓冰;王建平;张崇巍;

基于MATLAB的光伏电池阵列MPPT仿真研究    邵卫超;朱凌;

基于模拟定位电路的多峰值MPPT方法    葛俊杰;赵争鸣;袁立强;胡仙来;

光伏发电的最大功率跟踪算法研究    陈兴峰,曹志峰,许洪华,焦在强

基于Boost电路的光伏发电MPPT仿真研究    马瑞钰;蔡俊;

太阳能LED照明路灯充电器的研制    杨晓光;寇臣锐;汪友华;

改进电导增量法的光伏电池MPPT仿真    刘萌;孙少华;杜之正;马晓勇;

基于改进扰动法的光伏电池MPPT仿真研究    苏义鑫;向炉阳;张丹红;

太阳能LED照明系统的研究与设计    周婷婷

太阳能LED路灯控制器的研究与设计    王文海

太阳能光伏路灯系统中MPPT控制器的研究与设计    龚菲

太阳能半导体照明系统的研究    李荣

BUCK型恒流调频LED驱动芯片的设计    梁鸿禹

FPGA应用技术及在电力系统中的应用前景    张志杰,叶海峰,汪翔

MATLAB/Simulink在《电力电子技术》教学研究中的应用    吴剑威;唐立新;

三相光伏并网发电系统的建模与仿真    陶晓峰;谢君;

利用PSPICE仿真分析PWM控制电路    赵涛,姜卫东

烤烟房光伏系统的设计与实现    钟建伟;

光伏发电在农业照明中的应用    夏小会;李正明;

全数字化抗三相不对称光伏正弦波逆变电源    叶爱芹;潘颖;

变频技术在医院污水处理工程中的应用    王军邦;

直流脉宽数字调速系统中电磁干扰的解决方法    张均华 ,肖国春 ,徐峰 ,王兆安

有源逆变中SPWM工频误差问题的研究    闫国琦;李继宇;李明;魏得仙;梅慧兰;

琅琊山电站机组变频启动时转子位置计算的介绍    汪卫平;

基于PLC控制的PWM调节电容型SVC的研究    韩琳;李士杰;方科;张进;

一种基于dp/dv=0的最大功率跟踪控制策略    荣延泽;刘士荣;毛军科;李松峰;

非均匀辐射条件下光伏阵列建模及运行稳定性分析    张渊明;孙彦广;张云贵;

基于LonWorks的新型风机控制器    唐鹏辉;张云贵;王丽娜;

基于STC89C52单片机PWM调速控制系统的硬件设计    刘紫晶;

TMd-50系列高压变频器在梅钢1780热连轧的应用    王文娟;

一种采用多重化整流技术的低谐波逆变弧焊电源    张光先;尹海;苗华伟;刘晨;

永磁同步电机谐波电流分析及其对转矩的影响研究    王晓远;周巍;

光伏并网逆变系统MPPT算法仿真与研究    刘鑫;石景波;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

基于磁开关和带状线的长脉冲、超低阻抗脉冲发生器及其相关技术研究    杨实

变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究    张红娟

永磁风力发电机分布式直流并网变流器的研究与实现    张洪阳

磁性液体微压差传感器的理论及实验研究    郝瑞参

光伏发电关键技术及电动汽车充电站可靠性研究    于蓉蓉

太阳能电动车关键技术研究    李春芳

微电源并网同步检测与定功率输出控制技术研究    龚宇雷

四象限级联型多电平高压大功率逆变器控制系统研究    刘子建

基于微分几何理论电力电子变换器非线性复合控制研究    乐江源

基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究    汪鹏飞

用于矿灯充电的独立光伏系统研究    毛娟

太阳能光伏发电单相并网逆变器研究    李本元

改善永磁接触器动态分断过程的方法研究    张钢岭

电流型Z源逆变器主电路控制策略研究    翟清震

光伏发电系统自适应控制研究    李亭

基于DSP的异步电动机软起动控制系统研究    肖大志

PID参数自整定方法研究与控制器研制    孟祥泉

宽范围输入逆变器的研制    於晓龙

基于软开关技术的不平衡半桥式逆变电源设计    梁保锋

太阳能电池检测系统基本原理    崔容强;王晨;

高亮度发光二极管及其在照明领域中的应用    宋贤杰,屠其非,周伟,周太明

A current-mode buck DC–DC controller with adaptive on-time control    李演明;来新泉;叶强;袁冰;贾新章;陈富吉;

太阳能光伏电池综述    成志秀;王晓丽;

自动高效太阳能最大功率跟踪系统的研究    吴文昭;吴志刚;王韬;

基于改进的变步长光伏并网系统MPPT控制策略研究    张驰;张代润;

硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法    廖志凌;阮新波;

基于改进扰动观察法的光伏阵列最大功率点跟踪    刘邦银;段善旭;刘飞;徐鹏威;

考虑随机阴影影响的光伏阵列失配运行特性    卞海红;徐青山;高山;雪田和人;一柳胜宏;

光伏系统中最大功率跟踪的研究    王飞;余世杰;苏建徽;沈玉梁;

独立光伏系统中蓄电池管理的研究    欧阳名三

基于太阳能电动车充电控制系统的研究    赵慧

太阳能光伏发电系统的研究    孔娟

PWM/PFM自动切换降压DC-DC转换器的分析与设计    谭春玲

PWM降压型DC-DC开关变换器的设计    冯子健

光伏发电系统中最大功率点跟踪方法的研究    魏巍

蓄电池的使用和保养    许之鹏;李长威;

蓄电池连接线的使用技巧    李庆生;程鹏远;

谈蓄电池损坏的原因及正确使用    陈永杰;

蓄电池的使用与保养    袁国成

蓄电池废液的利用    谢歌雯

蓄电池的保管与节能    王克权

蓄电池的使用与维护    傅云春

就车充电不慎造成蓄电池爆炸一例    常红涛

故障蓄电池激活充电的仪器研制    陈卫民,翁剑枫,张笑咏,张松慧

玻璃钢材料在蓄电池充电间的应用一例    李中立

通信电源蓄电池的维护与管理    赵文霞;

模糊理论在蓄电池充电系统中的应用    黄加祺;赵珣;张峰;

蓄电池的使用和维护    孟德刚;

浅谈通信基站蓄电池的修复与检测    陈振环;郑淦祥;郑晓斌;

蓄电池亏电时启动的危害分析    赵同山;乔爱军;

蓄电池充电的混合模糊控制方法研究    严治;陈文博;万衡;

论编辑充电    蔡卫东;

光电互补LED路灯控制器的设计    陈嘉义;李海霞;李文方;乐丽琴;

基于单片机的蓄电池Wa特性智能充电机    高飞燕;吴瑶;王俊;

浅谈6-QA-60型汽车干荷蓄电池的充放电特性    龙少光;韩亚超;

蓄电池要这样维护保养    耕耘

有的放矢维护蓄电池    李家保

蓄电池技术状况的检验技巧    湖北 肖军

蓄电池的使用与维护方法(上)    湖北 朱则刚

蓄电池的使用与维护方法(下)    湖北 朱则刚

捷达轿车蓄电池的日常维护    柴工

应急巧修蓄电池    陈伯康

冬季养护车辆 不可掉以轻心    樊 文

车用蓄电池的使用与维护(下)    广东 肖艳

蓄电池损坏的应急处理    励翔

蓄电池监控系统的设计和实现    曹诗兵

专用蓄电池智能放电监测系统的研究与实现    宋方武

智能蓄电池充/放电测控系统    王举

模拟蓄电池特性的直流电源的研制    李虎

变电站蓄电池在线监测系统的设计与实现    李文文

基于电源线通信的蓄电池在线监测系统    赵翔

蓄电池在线监测系统的研究与设计    杜爱宾

丽水电网蓄电池在线监控系统的研究与设计    潘华

蓄电池在线监测系统的研究与设计    白海霞

变电站蓄电池的在线监测和管理    朱雪松