独立式太阳能半导体照明系统的研究与设计

【摘要】： 太阳能光伏发电作为一种清洁无污染的新型能源,其推广应用发展迅速,将逐步成为人类的基础能源之一。白光LED是继白炽灯、荧光灯之后的新一代电光源,随着流明效率的提高,白光LED正逐步向普通照明领域发展。本文围绕太阳能光伏发电技术和白光LED照明技术,研究并设计了独立式太阳能半导体照明系统。 太阳能电池的输出P-V曲线具有单峰特性,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。要提高太阳能电池的利用率,必须对其输出进行最大功率点跟踪控制,使其在不同的条件下均能输出最大功率。提出了改进的增量电导法,在最大功率点左、右侧分别采用不同的变化步长,既能保证算法在最大功率点左、右侧的跟踪速度,又能减小在最大功率点附近的振荡。 蓄电池的充放电控制方法对其使用寿命有重要影响。根据独立式太阳能半导体照明系统的工作特性,采用了基于最大功率点跟踪控制充电和恒压充电的两阶段充电策略。利用DS18B20设计了温度测量电路,对蓄电池的充放电过程中的各阈值进行温度补偿。研究了大功率LED的工作特性,设计了一款基于HV9910的大功率LED灯具驱动电路,能够满足LED灯具的工作需要。 最后,根据系统各组成单元的特性设计了独立式太阳能半导体照明控制器,设计并制作了LED灯具,初步搭建起独立式太阳能半导体照明系统,并对其工作中的部分参数进行了测试和分析。 【关键词】：光伏发电 最大功率点跟踪 蓄电池 白光发光二极管 半导体照明
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM923.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 引言8-9
• 1.2 太阳能光伏发电技术9-11
• 1.3 半导体照明技术11-12
• 1.4 太阳能光伏发电与半导体照明的结合12-13
• 1.5 本文主要内容13-15
• 2 独立式太阳能半导体照明系统原理分析15-32
• 2.1 独立式太阳能半导体照明系统的组成15-16
• 2.2 太阳能电池的输出特性16-18
• 2.3 MPPT 算法及其改进18-23
• 2.4 铅酸蓄电池的特性及充放电控制23-28
• 2.5 LED 的工作特性及其驱动28-31
• 2.6 本章小结31-32
• 3 独立式太阳能半导体照明系统设计方案32-53
• 3.1 系统总体设计方案32
• 3.2 控制器的功能及原理32-34
• 3.3 控制器硬件设计及器件选型34-42
• 3.4 系统工作状态分析42-46
• 3.5 控制器软件设计46-49
• 3.6 大功率LED 驱动电路设计49-52
• 3.7 本章小结52-53
• 4 系统组装及测试分析53-59
• 4.1 测试系统的组成53-54
• 4.2 系统测试及分析54-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 总结与展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-66
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录66

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