独立光伏发电智能LED道路照明系统的研究

【摘要】：在能源危机和环境污染日益严重的今天,世界各国均将新型可再生能源的开发利用和节能减排视为国家可持续发展的基本战略。而我国由于地大物博人口众多,用于照明的能量消耗十分巨大。在这样的时代背景下,本课题尝试将新型能源的利用和新型照明技术相结合,开发一套独立光伏发电智能LED道路照明系统。该系统利用绿色环保且储量无限的太阳能作为动力来源,通过光伏发电驱动高效节能的LED照明组件进行道路照明。 课题以每盏路灯作为独立系统,通过单片机编程和基本驱动电路的设计控制系统在充电、照明、等待三种工作状态间智能切换。当光照充足时,系统自动进入充电状态,但为了保护储能元件,控制系统需要实时检测储能单元的剩余电量从而选择对其进行快速充电、补充充电或涓流充电；当光照不足时,控制系统需要检测储能元件上的剩余电量,如果剩余电量充足则向LED驱动电路供电,系统进入照明状态；如果剩余电量不足则系统既不充电也不放电,进入等待状态。此外,该系统还通过两级照明的设置进一步延长了持续照明时间。 通过对该系统的研究,我们将光伏发电和LED照明这两大新兴产业有机结合,并对许多限制其普及的技术瓶颈进行了探索性的革新。相信本课题的研究,不但可以设计出一套节能、环保、高效、稳定的道路照明系统,还将对新型能源的利用和新型照明材料的普及起到推进作用,进而探索出一条新能源利用和节能减排的技术革新之路。 【关键词】：LED 光伏电池 蓄电池 单片机 路灯
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM923.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 国内外研究现状9-10
• 1.1.1 时代背景下的新能源产业9-10
• 1.1.2 我国照明技术的现状及前景10
• 1.2 课题研究的主要内容10-13
• 1.2.1 课题的研究目标10-11
• 1.2.2 课题的研究内容及重点11-12
• 1.2.3 课题研究的技术路线12
• 1.2.3.1 照明单元的设计思路12
• 1.2.3.2 供能单元的设计思路12
• 1.2.3.3 智能控制单元的设计思路12
• 1.2.4 课题研究的可行性分析12-13
• 1.3 本章小结13-14
• 第2章 LED照明单元的设计14-29
• 2.1 照明技术的发展14-17
• 2.1.1 热辐射光源14-15
• 2.1.2 低压气体放电光源15
• 2.1.3 高压气体放电光源15-16
• 2.1.4 固态光源16-17
• 2.2 LED照明技术17-19
• 2.2.1 LED的研发历程17-18
• 2.2.2 LED照明的优越性18-19
• 2.2.3 LED照明的发展趋势19
• 2.3 系统照明单元的设计19-28
• 2.3.1 我国的道路照明标准19-20
• 2.3.2 LED路灯的光学设计20-21
• 2.3.3 组合LED的配光设计21-23
• 2.3.3.1 照明单元的一级配光22
• 2.3.3.2 照明单元的二级配光22-23
• 2.3.3.3 照明单元的三级配光23
• 2.3.4 组合LED的驱动电路设计23-26
• 2.3.4.1 多LED的组合形式23-25
• 2.3.4.2 LED的驱动电路25-26
• 2.3.5 照明单元的散热设计26-27
• 2.3.6 其它问题27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 供能单元的设计29-38
• 3.1 太阳能电池的工作原理29
• 3.2 太阳能电池应用的发展趋势29-31
• 3.3 太阳能电池的种类31-32
• 3.4 光伏电池功率的计算32-33
• 3.5 光伏电池安装方式的设计33
• 3.6 储能元件的种类和选择33-35
• 3.6.1 铅酸蓄电池33
• 3.6.2 镍镉电池33-34
• 3.6.3 镍氢蓄电池34
• 3.6.4 锂离子电池34-35
• 3.7 储能元件功率的计算35
• 3.8 蓄电池充电电路35-36
• 3.9 本章小结36-38
• 第4章 控制模块的设计38-46
• 4.1 单片机技术简介38-39
• 4.2 单片机芯片的选择39
• 4.3 控制系统的硬件设计39-41
• 4.4 控制系统的软件实现41-44
• 4.4.1 宏观控制思路41-42
• 4.4.2 充电控制的实现42-43
• 4.4.3 照明控制的实现43-44
• 4.5 其它问题44-45
• 4.6 本章小结45-46
• 第5章 结论与展望46-49
• 5.1 课题研究过程回顾46
• 5.2 课题的优越性及意义46-47
• 5.3 进一步完善的思路47-48
• 5.4 课题的前景展望48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-53
• 攻读学位期间的研究成果53

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