太阳能LED照明系统的研究与设计

【摘要】：21世纪以来,随着世界能源危机的加剧,太阳能作为地球上最普遍最清洁的能源,以不会给空气带来污染,不破坏生态,也不会导致“温室效应”和全球性气候变化等优点,开始受到人类的重视。同时,LED高效、节能、寿命长、环保等特点也已经开始被广泛应用于各种照明场合。 本文主要研究了太阳能LED路灯控制器的设计问题,阐述了光伏照明系统国内外研究动态及发展趋势。叙述了太阳能光伏电池、密封式铅酸蓄电池、白光LED的基础知识。根据太阳能电池在不同的温度和太阳辐射强度下具有不同的最大输出功率点特点,采用最大功率点跟踪方法来控制其功率输出。通过对常用的最大功率跟踪方法：固定电压跟踪法、电导增量法和扰动观察法的比较,提出了一种基于变步长扰动观察法的MPPT控制；同时利用光敏电阻在光照时阻值发生变化的原理,采用电机驱动,实现太阳能自动跟踪功能。蓄电池的充放电控制方法影响着其使用寿命,本文研究了蓄电池的工作特性,对不同的充电方法进行了分析,设计了基于UC3906控制器的三阶段充电策略。给出了一种双向DC-DC电路,实现了最大功率点跟踪和LED驱动。 采用合泰公司HT46R47单片机实现了太阳能LED照明的控制,该控制器对光伏太阳能系统,蓄电池充放电和LED点亮进行实时监控,给出了硬件电路和软件流程图。通过模拟调试和实际应用,该照明控制器工作稳定可靠。 【关键词】：太阳能照明系统 最大功率点跟踪 太阳能自动跟踪 蓄电池控制器 LED驱动器
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN312.8
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 基本组成及工作原理11-14
• 1.2.1 太阳能电池组件12
• 1.2.2 太阳能控制器12-13
• 1.2.3 蓄电池13
• 1.2.4 LED组件13-14
• 1.3 应用现状及发展趋势14-15
• 1.4 太阳能L印照明系统应用中存在的问题15
• 1.5 本文研究的主要内容15-17
• 第二章 太阳能电池的特性和应用研究17-37
• 2.1 前言17
• 2.2 太阳能电池原理及特性17-23
• 2.2.1 太阳能电池原理17-18
• 2.2.2 太阳能电池的特性18-23
• 2.3 太阳能电池最大功率跟踪23-26
• 2.3.1 最大功率点跟踪原理23-24
• 2.3.2 DC/DC转换电路24-26
• 2.4 几种最大功率点跟踪方法26-30
• 2.4.1 固定电压法26-27
• 2.4.2 电导增量法27
• 2.4.3 扰动观察法27-29
• 2.4.4 采样电路29-30
• 2.5 仿真验证30-32
• 2.6 太阳能电池自动跟踪系统32-36
• 2.6.1 太阳能电池自动跟踪系统工作原理32-33
• 2.6.2 太阳能电池自动跟踪系统的设计33-36
• 2.7 小结36-37
• 第三章 蓄电池的特性及应用研究37-51
• 3.1 前言37
• 3.2 蓄电池的工作原理及特性37-41
• 3.2.1 铅酸蓄电池的工作原理37-39
• 3.2.2 铅酸蓄电池的性能参数39-41
• 3.3 蓄电池的充电方法41-44
• 3.3.1 常规充电法41-43
• 3.3.2 快速充电法43-44
• 3.4 影响蓄电池使用寿命的因素44-45
• 3.5 蓄电池充电电路的设计45-50
• 3.5.1 UC3906的工作原理45-48
• 3.5.2 蓄电池充电控制电路48-50
• 3.6 小结50-51
• 第四章 LED的特性和应用研究51-58
• 4.1 前言51
• 4.2 LED工作原理51-52
• 4.3 LED的电气特性52
• 4.4 LED的组合方式52-53
• 4.5 LED的驱动电路53-54
• 4.6 太阳能LED路灯系统使用中存在的问题54-55
• 4.7 LED电路散热问题的探讨55-56
• 4.8 LED路灯系统配置56-57
• 4.9 小结57-58
• 第五章 太阳能LED照明系统控制器的设计58-64
• 5.1 前言58
• 5.2 控制器的基本组成58
• 5.3 主控制芯片介绍58-59
• 5.4 系统流程框图59-63
• 5.4.1 总体流程图59-60
• 5.4.2 充电状态流程图60-63
• 5.5 小结63-64
• 第六章 总结与展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文68-69
• 致谢69

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