基于光伏发电的LED照明系统的研究与实现

【摘要】：光伏发电的LED照明系统主要包括以下几部分：太阳能电池板、高亮LED灯、储能蓄电池、控制系统、蓄电池充电电路和负载供电电路。高亮LED灯选用高效节能、环保无污染、使用寿命长的高亮发光二极管。蓄电池充电电路采用电流检测为内环，电压检测为外环的双环结构，并结合最大功率跟踪算法，保证了太阳能电池输出功率最大和蓄电池充电的精确控制。在对太阳能电池板最大功率方面采取了滞环比较法和增量电导法的联合使用，克服了系统的震荡，提高了系统在光照变化条件下对最大功率点追踪的能力。在高亮LED控制这块，选用了LED专用驱动芯片，可以给LED提供稳定的电压电流，从而使LED光源的质量得到保证。供电电路采用太阳能电池和市电自动切换的双电源供电方式，以保证系统正常工作。控制系统采用极高性价比的高档单片微处理器ATMEGA16实现对照明系统的智能控制。 本系统在BUCK电路环节，LED驱动电路环节都做了严格的测试，测试结果能够满足系统要求。在系统实验阶段，分别对太阳能电池板输出功率和蓄电池的充电电压电流进行监测。从监测数据来看系统能够快速准确的找到最大功率点，同时，可以根据蓄电池不同的状态采用预期的充电方法。 【关键词】：太阳能 蓄电池充放电 LED照明 最大功率点跟踪 单片机
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 课题研究意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 太阳能电池的发展12-13
• 1.3.2 铅酸蓄电池的发展13-14
• 1.3.3 LED 的发展14
• 1.3.4 光伏 LED 照明系统的发展14-15
• 1.4 课题研究内容15-16
• 2 太阳能电池、铅酸蓄电池和 LED 光源16-30
• 2.1 太阳能电池16-21
• 2.1.1 太阳能电池发电原理16-17
• 2.1.2 太阳能电池特性17-19
• 2.1.3 太阳能电池分类19-21
• 2.2 铅酸蓄电池21-28
• 2.2.1 铅酸蓄电池的工作原理及充放电特性21-27
• 2.2.2 铅酸蓄电池充电控制方法27-28
• 2.3 LED 光源28-30
• 2.3.1 LED 的发光原理及特性28
• 2.3.2 LED 驱动28-29
• 2.3.3 高亮 LED 的应用29-30
• 3 最大功率点追踪算法研究30-38
• 3.1 最大功率点追踪的原理30-31
• 3.2 最大功率点追踪的实现31
• 3.3 最大功率点追踪算法介绍31-36
• 3.3.1 定电压跟踪法31-32
• 3.3.2 干扰观察法32-34
• 3.3.3 滞环比较法34-35
• 3.3.4 增量电导法35-36
• 3.4 滞环比较法和增量电导法的联合使用36-38
• 4 光伏 LED 照明系统硬件电路的设计38-46
• 4.1 光伏 LED 照明系统总体方案38
• 4.2 系统主要硬件电路设计38-46
• 4.2.1 BUCK 电路及其驱动电路的设计39-40
• 4.2.2 蓄电池充电电压电流采样双环路的设计40-41
• 4.2.3 LED 驱动电路的设计41-42
• 4.2.4 电源模块设计42
• 4.2.5 ATMEGA16 最小系统42-43
• 4.2.6 通信接口电路设计43-44
• 4.2.7 其他硬件部分介绍44-46
• 5 光伏 LED 照明系统软件设计46-51
• 5.1 Win AVR 程序开发环境简介47
• 5.2 主程序流程图47
• 5.3 蓄电池充电程序设计47-48
• 5.4 MPPT 追踪程序算法48-49
• 5.5 LED 照明控制程序设计49-51
• 6 光伏 LED 照明系统的调试与实验51-54
• 6.1 硬件电路调试51-52
• 6.1.1 BUCK 电路及其驱动电路的调试51
• 6.1.2 LED 驱动电路的调试51-52
• 6.2 实验结果与分析52-54
• 7 结论54-56
• 7.1 总结54
• 7.2 展望54-56
• 参考文献56-58
• 附录 A 原理图58-59
• 作者简历59-60
• 学位论文数据集60-61

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