太阳能—市电互补LED路灯系统的设计

【摘要】：太阳能-市电互补LED路灯系统主要由太阳能电池板、市电、控制器、蓄电池组、LED光源、灯杆等器件构成。太阳能和市电互补为蓄电池组充电,蓄电池组所提供的能量能够保证LED路灯正常工作需要。控制器控制市电切入切出时间、LED照明负载开断时间,因此,控制器的可靠性关系整个路灯系统运行的可靠性。 本课题以福州地区某次干道LED路灯设计为例,设计了一种新型的太阳能-市电互补LED路灯系统,该系统控制器可以实现如下功能： (1)将太阳能板输出电压分等级给蓄电池组充电：在输出电压等级为高时,太阳能板直接给蓄电池组充电；在输出电压等级为中时,太阳能板经升压电路给蓄电池组充电；在输出电压等级为低且蓄电池组端电压低至一定值时,投入市电,市电以带位式控制的恒电流方式为蓄电池组充电。该方案在充分利用太阳能资源的同时提高蓄电池组的使用寿命。 (2)通过时钟芯片DS1302和主控芯片STC89C52构成的计时电路完成对时间计量,在特定时刻或开或断LED灯分支路以平衡LED灯的光衰。 (3)利用SG3525构成的升压电路将蓄电池组端电压提升至一恒定值来驱动LED灯,达到恒压驱动LED灯的目的,提高LED路灯的寿命和发光效率。 本课题还就路灯的机械结构方面设计,尤其是抗风性设计进行了讨论,完成了路灯支架和灯杆抗风性计算。 本课题同时就路灯系统中蓄电池防盗方式进行详细分析并指出存在的问题,同时提出一种新型的蓄电池组防盗装置,该装置采取机械和电子报警相结合的办法,在实现低成本、低维修难度的同时可进行原地报警,能够有效的防止不法分子的偷盗行为。 【关键词】：太阳能 市电 LED灯 控制器 机械结构 防盗
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景和意义9-11
• 1.1.1 课题研究的背景9-10
• 1.1.2 课题研究的意义10-11
• 1.2 国内外相关发展现状和前景展望11-13
• 1.2.1 光伏发电发展现状和前景11-12
• 1.2.2 LED照明发展现状和研究动向12
• 1.2.3 市电互补LED路灯的研究现状12-13
• 1.3 目前太阳能LED路灯系统存在的问题13
• 1.4 本课题的研究目标、研究内容、特色和创新之处13-15
• 1.4.1 本项目的研究目标13-14
• 1.4.2 本课题的研究内容14
• 1.4.3 本课题的特色和创新之处14-15
• 第2章 太阳能-市电互补LED路灯设计15-49
• 2.1 太阳能-市电互补LED路灯系统组件分析15-16
• 2.2 太阳能电池16-19
• 2.2.1 太阳能电池的基础知识16-18
• 2.2.2 太阳能电池类型的选择18-19
• 2.3 蓄电池19-22
• 2.3.1 蓄电池的的基础知识19-20
• 2.3.2 蓄电池类型的选择20-21
• 2.3.3 蓄电池充电方式的选择21-22
• 2.4 控制器的构成与设计22-41
• 2.4.1 控制器的构成22-23
• 2.4.2 控制系统主回路的设计23-24
• 2.4.3 电源电路的设计24-25
• 2.4.4 太阳能板输出电压检测电路设计25-29
• 2.4.5 DC/DC控制电路的设计29-34
• 2.4.6 市电恒电流充电电路设计34-36
• 2.4.7 时钟基准及继电器输出电路的设计36-41
• 2.5 路灯的机械结构设计41-43
• 2.5.1 太阳能电池支架的抗风设计41-43
• 2.5.2 路灯灯杆的抗风设计43
• 2.6 蓄电池防盗安装43-49
• 2.6.1 目前主要的防盗措施分析44-45
• 2.6.2 蓄电池防盗设计45-49
• 第3章 主要器件选型及部分相关参数计算49-59
• 3.1 负载设计49-51
• 3.2 蓄电池容量的计算51-52
• 3.3 太阳能板的选型52-53
• 3.4 BOOST升压电路元器件参数选择53-56
• 3.4.1 电感L的选择53-55
• 3.4.2 功率管Q的选择55-56
• 3.4.3 整流二极管VD的选择56
• 3.5 SG3525外围电路参数计算56-57
• 3.5.1 振荡频率电路参数计算56-57
• 3.5.2 基准电压电路参数计算57
• 3.5.3 反馈电路参数计算57
• 3.6 恒电流充电电路元器件参数选择57-59
• 3.6.1 充电电容的选取57-58
• 3.6.2 泄放电阻的选择58
• 3.6.3 检测比较电路电阻的选择58-59
• 第4章 结果与讨论59-61
• 参考文献61-63
• 附录1：我国主要城市的辐射参数表63-64
• 附录2：系统总原理图64-65
• 致谢65-66
• 攻读研究生期间发表的论文及获得的专利66

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