太阳能LED照明系统设计

【摘要】： 太阳能作为一种新型的绿色可再生能源,具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。太阳能的利用越来越受到人们的重视。发光二极管(LED)具有高效、节能、寿命长、环保等优点。基于LED和太阳能电池的优点,本文围绕基于太阳能电池和白光LED的照明系统开展了相应研究。 阐述了课题研究背景、光伏照明系统的国内外研究动态及发展趋势。叙述了太阳能电池、蓄电池、白光LED的基础知识。围绕提高太阳电池发电利用率问题,对业已报道的电压反馈法、功率反馈法、扰动观察法、电导增量法等最大功率点跟踪技术方案进行了介绍,并进行了分析评价。提出了一种通过变换太阳电池的串、并联拓扑结构而实现太阳电池组输出参数变化的“太阳能电池串并联切换功率点跟踪法”方案,该方法可以在照度为常数时使太阳电池组具有不同的内阻、电压等输出参数,从而实现“主动”式功率跟踪。给出了一种采用光压隔离器和VMOS管的低导通电阻的串并联切换开关电路。 设计实现了采用MCS89C2051单片机的太阳能LED照明控制器,该控制器具有光控、延时熄灭、延时低亮度三种照明模式以适应不同场所的使用要求。还具有蓄电池过充、过放电保护功能。给出了硬件电路和软件流程图,详细介绍了软、硬件工作原理。通过实际测试,该照明控制器工作稳定可靠。 【关键词】：太阳能照明 LED 分时段亮度控制 最大功率点跟踪 脉宽调制驱动
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM923.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外发展及应用现状12-18
• 1.2.1 国内外研究动态12-16
• 1.2.2 发展趋势16-18
• 1.3 太阳能LED照明系统设计中的问题18-19
• 1.4 课题来源、主要研究内容及创新点19-20
• 第2章 光伏照明系统基础知识20-36
• 2.1 太阳能光伏电池20-23
• 2.1.1 硅光电池的结构原理20-22
• 2.1.2 光电池的转换效率及最佳负载匹配22-23
• 2.2 蓄电池23-29
• 2.2.1 常见蓄电池24-27
• 2.2.2 蓄电池的使用寿命27
• 2.2.3 影响蓄电池使用寿命的因素27-28
• 2.2.4 太阳能LED照明系统中蓄电池的选择28-29
• 2.3 白光LED29-36
• 2.3.1 LED的优点29-31
• 2.3.2 LED发光原理及其特性31-36
• 第3章 系统的总体设计36-42
• 3.1 太阳能电池组件选择及相关计算36-37
• 3.2 充电控制电路37
• 3.3 铅酸蓄电池型号及容量选择计算37-38
• 3.4 亮度检测电路38
• 3.5 LED灯具驱动电路及过放电保护电路38-40
• 3.6 LED灯具40-42
• 第4章 最大功率点跟踪技术42-51
• 4.1 最大功率跟踪法技术比较42-44
• 4.2 太阳能电池串、并联切换功率跟踪法44-51
• 4.2.1 太阳电池的等效电路及其输出特性44-47
• 4.2.2 太阳能电池串、并联切换功率跟踪法的实现方法47-50
• 4.2.3 太阳能电池串并联切换功率跟踪法的特点及应用展望50-51
• 第5章 太阳能LED照明系统硬件电路设计51-61
• 5.1 光控自动开关电路设计51-53
• 5.2 延时及功率控制电路设计53-56
• 5.3 LED驱动电路56-57
• 5.4 保护电路设计57-61
• 5.4.1 欠压保护57-58
• 5.4.2 过压保护58-60
• 5.4.3 电源及保护二极管60-61
• 第6章 太阳能LED照明系统软件设计61-67
• 6.1 初始化设置61-62
• 6.2 主程序设计62-64
• 6.2.1 主程序流程63-64
• 6.2.2 主控制程序64
• 6.3 子程序设计64-67
• 第7章 系统调试及性能测试67-73
• 7.1 系统安装与调试67-70
• 7.1.1 系统安装67-69
• 7.1.2 系统调试69-70
• 7.2 试验与测试70-71
• 7.2.1 控制功能试验70
• 7.2.2 蓄电池电压测试70-71
• 7.3 实验结果71-73
• 结论与展望73-74
• 参考文献74-76
• 附录 光伏路灯控制器硬件电路原理图76-77
• 致谢77-78
• 攻读硕士学位期间发表论文情况78

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