太阳能LED路灯控制器的设计

【摘要】：随着经济的发展,社会的进步,人们对能源的需求与日俱增,大家开始关注能源危机,对能源的要求越来越高,怎样寻找新能源并为人类所用,已经成为一个迫切需要解决的全球问题,而太阳能则是一个巨大、久远无尽的能源。太阳能的利用主要包括太阳能的光热利用、太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用。太阳能光电利用是近年来发展最快,也是最具活力的研究领域,也是最具活力的研究领域。 由于LED的工作电流是直流,且工作电压较低。太阳能电池将光能转化为直流电能,且太阳能电池组件可以通过串并联方式组合得到实际需要的电压。这些特点恰好与LED相匹配,两者结合将获得很高的利用率、较高的安全性能,实现节能、环保、安全、高效的照明系统。 太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中的重要的部件,也是与各路灯系统的最大的区别所在。控制器的性能如何,决定了一个太阳能光伏系统运行情况的优劣。所以设计功能完备,结构简单的智能光伏路灯控制器是非常重要的。 本课题是基于单片机STC12C5410AD的太阳能LED路灯控制器的设计。主要论述了蓄电池的充放电控制技术和太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)技术。在介绍了控制器原理后,设计出了相应的硬件电路和软件程序流程,并在最后以附录形式给出了整机电路图和相应的程序。 【关键词】：太阳能 LED 单片机 蓄电池 最大功率点跟踪
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM923.34;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题背景及目的9-12
• 1.2 国内外研究状况12-13
• 1.2.1 太阳能发电应用12
• 1.2.2 LED照明12-13
• 1.3 课题研究内容13-14
• 2 系统的总体设计14-25
• 2.1 系统组成14-15
• 2.2 硅太阳能电池特性15-17
• 2.2.1 单晶硅、多晶硅以及非晶硅太阳电池16
• 2.2.2 单晶硅太阳能电池的特点16-17
• 2.3 硅太阳能电池的电气特性17-18
• 2.4 蓄电池特性18-19
• 2.4.1 蓄电池容量18-19
• 2.4.2 蓄电池的荷电状态19
• 2.4.3 放电深度19
• 2.5 蓄电池的寿命及其影响因素19-23
• 2.5.1 放电深度对电池使用寿命的影响20
• 2.5.2 过充电程度对电池使用寿命的影响20-21
• 2.5.3 温度对电池使用寿命的影响21
• 2.5.4 充、放电电流对电池使用寿命的影响21-22
• 2.5.5 电压对电池使用寿命的影响22
• 2.5.6 电压对电池使用寿命的影响22-23
• 2.6 LED照明系统23-25
• 3 太阳能电池控制技术25-32
• 3.1 MPPT控制算法综述26-28
• 3.2 基于PI调节扰动观察法实现的MPPT控制28-32
• 3.2.1 扰动法工作原理28-29
• 3.2.2 扰动法实现MPPT原理29-30
• 3.2.3 MPPT控制流程30
• 3.2.4 最大功率点跟踪程序设计30-31
• 3.2.5 MPPT算法验证试验31-32
• 4 硬件电路设计方案32-38
• 4.1 设计任务分析32-33
• 4.1.1 太阳能LED路灯控制器硬件电路的组成框图32
• 4.1.2 各部分模块和控制器功能说明32-33
• 4.2 太阳能LED路灯控制器的功能介绍33-38
• 4.2.1 蓄电池的充电33-37
• 4.2.2 蓄电池的供电37-38
• 5 硬件电路原理分析38-43
• 5.1 设计思路38
• 5.2 各单元电路分析38-43
• 5.2.1 环境监测38-39
• 5.2.2 充电电路39-40
• 5.2.3 DC/DC变换40-41
• 5.2.4 单片机外围电路及输出控制41-43
• 6 软件设计43-45
• 6.1 程序流程图43
• 6.2 单片机程序控制过程43-45
• 7 结论45-46
• 参考文献46-48
• 附录48-61
• 附录A 总体电路图48-49
• 附录B 主程序49-61
• 致谢61-62
• 个人简历62

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