触控式混合储能太阳能LED调光照明系统

【摘要】：随着天然气石油等不可再生能源的耗尽，由此能源危机引发的全球性问题也日益严峻。据统计，全球照明用电约占全社会的22％左右，因此，降低照明用电是节省能源最为有效的途径之一。太阳能作为一种新型的绿色能源，取之不尽用之不竭，无污染，越来越受到人们的重视；超级电容器是一种新型储能器件，它兼有常规电容器功率密度大、充电电池功率密度高等优点，可快速充放电且寿命长，在问世之后表现出卓越的储能优势；LED作为第三代照明技术，具有节能、环保、安全可靠等特点。因此，若能结合三者各自的优点，在节能方面将发挥巨大的作用。 本文以独立式混合储能光伏发电LED照明系统为研究对象，采用UC3909电池管理芯片，通过自适应PI算法，结合51单片机和合泰触控单片机，利用混合储能技术提高系统的利用率，延长蓄电池的使用寿命，同时利用超级电容的电压特点和升压电路提高弱光充电能力。经过理论分析、参数计算、实验测试和数据整理等方面进行研究。主要内容有： 1.结合太阳能电池的输出特性，分析了最大功率输出（MPPT）的必要性；实验设计出最大功率跟踪模块，提高了太阳能电池的利用率。 2.超级电容和蓄电池的特性，结合各自优点，分析混合储能的优点；实验利用超级电容的特点实现了弱光充电功能。 3.触控式LED照明调光系统；实验设计一款带有十一个触控按键的面板，使得整个系统更为人性化。 4.PWM调光和模拟调光对LED色温，照度和显色指数的影响；实验通过测试和数据分析得到不同调光方式下LED色温和光效的变化，并实现色温亮度均可调。 【关键词】：混合储能 最大功率跟踪 超级电容器 调光 混色
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 目前人类所面临的能源问题8
• 1.2 太阳能发电的特点及现状8-9
• 1.3 LED 的优势及发展趋势9
• 1.4 本文的目的和任务9-11
• 第2章 独立式光伏系统工作原理11-14
• 2.1 太阳能发电系统的基本组成11
• 2.2 太阳能电池的总类及特性11-12
• 2.3 铅酸蓄电池12-13
• 2.4 控制器13-14
• 第3章 混合储能系统的研究14-26
• 3.1 超级电容的特性及应用14-15
• 3.2 混合储能的原理及结构15-19
• 3.3 蓄电池充电方式19-23
• 3.4 最大功率跟踪（MPPT）的设计23-26
• 第4章 模拟调光和 PWM 调光的研究26-34
• 4.1 LED 的特性26-27
• 4.2 LED 的驱动方式27-29
• 4.3 LED 驱动的 EMC 问题29-33
• 4.4 模拟调光和数字调光的区别33-34
• 第5章 混合储能太阳能 LED 调光照明系统的设计与制作34-54
• 5.1 设计任务概述34-35
• 5.2 硬件电路的设计35-49
• 5.2.1 蓄电池充电电路36-40
• 5.2.2 最大功率跟踪40-44
• 5.2.3 LED 阵列的排布44-47
• 5.2.4 PWM 调光和模拟调光 LED 驱动47-48
• 5.2.5 触控式驱动电路48-49
• 5.3 软件的设计49-54
• 5.3.1 最大功率跟踪49-52
• 5.3.2 PWM 调光52
• 5.3.3 触控按键软件52-54
• 第6章 实验及结果分析54-60
• 6.1 混合储能特性的测试54-55
• 6.2 PWM 调光和模拟调光的测试55-60
• 6.2.1 色温的影响55-56
• 6.2.2 光效的影响56-58
• 6.2.3 混色后色温亮度58
• 6.2.4 实验其他现象58-60
• 第7章 总结与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 附录A 实物照片图68-72
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果72

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