基于光伏发电技术的LED照明系统研究

【摘要】：在资源短缺的今天,照明用电量的消耗不容小觑,我国的照明用电基本要占到整个用电量的20%,所以节约照明用电,是解决电力紧张的重要途径。太阳能是一种清洁能源,绿色环保,优势明显,而LED作为新一代绿色固体冷光源也在照明领域得到了多方面的应用。随着人口的增加,社会经济的发展,人们用电量也在不断提高,因此,绿色节能照明的研究与开发必将开创一片新的领域。针对我国目前的照明用电情况,本文选择研究了基于太阳能光伏发电技术的LED照明系统。以太阳能为动力电源,LED作为光源,绿色能源与新光源负载的完美结合,实现了照明系统的节能环保。系统能够实现太阳能电池最大功率点的智能跟踪和蓄电池充放电的智能控制与切换,并能够根据蓄电池的电量状态实现LED负载的两级照明。 本文研究内容主要包括： (1)讨论了当前光伏发电技术和LED照明技术,简要介绍了目前国内外太阳能光伏发电以及LED照明应用现状,并在此基础上分析了太阳能LED照明的发展趋势。 (2)在技术理论研究的基础上提出了系统的总体方案,分析了太阳能最大功率点跟踪及蓄电池充放电原理。系统包括以AVR单片机为核心的控制系统、太阳能电池最大功率点智能跟踪系统、蓄电池智能充放电系统、LED驱动系统。 (3)完成了系统的硬件设计。设计了太阳能电池最大功率点智能跟踪电路、基于UC3906的蓄电池充放电电路、基于XL6003的LED智能调光电路。 (4)根据系统的功能完成了软件开发。软件系统包括系统主程序、蓄电池充放电子程序,LED照明子程序,单片机实现MPPT的相关算法程序等。 最终通过实验对系统进行了测试,并对实验结果进行分析,查找不足,完善系统并为今后的改进方向提供了参考。 【关键词】：光伏发电 UC3906 AVR单片机 LED照明系统
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615;TM923
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.2 国内外研究动态及发展趋势9-10
• 1.3 光伏发电技术LED照明系统存在的技术问题10-11
• 1.4 本文研究内容及方法11-13
• 2 太阳能光伏发电系统13-28
• 2.1 太阳能光伏发电系统的基本组成及工作原理13
• 2.2 太阳能光伏发电系统分类13-15
• 2.3 太阳能光伏电池15-20
• 2.3.1 太阳能电池工作原理15-16
• 2.3.2 太阳能电池的最大功率点跟踪16-20
• 2.4 蓄电池20-24
• 2.4.1 蓄电池工作原理20-21
• 2.4.2 蓄电池充放电特性21-22
• 2.4.3 蓄电池充放电方法22-24
• 2.5 太阳能光伏发电系统的设计方案24-28
• 2.5.1 太阳能电池组件的选择25
• 2.5.2 蓄电池的选择25-26
• 2.5.3 太阳能电池功率和蓄电池容量匹配26-28
• 3 LED照明系统28-39
• 3.1 LED照明技术28-33
• 3.1.1 LED工作原理28-30
• 3.1.2 LED基本特性30-31
• 3.1.3 LED的优越性31-32
• 3.1.4 LED发展及应用前景32-33
• 3.2 LED组合方式33-35
• 3.3 LED驱动电路35-37
• 3.3.1 LED驱动原理35-36
• 3.3.2 LED对驱动电源的要求36
• 3.3.3 LED电路设计思路36-37
• 3.4 LED调光方式37-38
• 3.5 LED散热探讨38-39
• 4 系统硬件设计39-54
• 4.1 单片机控制电路39-45
• 4.1.1 Atmega16微控制器39-41
• 4.1.2 电压电流检测电路41-43
• 4.1.3 隔离与稳压电路43-45
• 4.2 最大功率点跟踪电路设计45-49
• 4.2.1 DC/DC变换器电路45-46
• 4.2.2 MPPT控制器硬件设计46-49
• 4.3 蓄电池智能充放电电路设计49-51
• 4.4 LED驱动电路设计51-54
• 5 系统软件设计54-58
• 5.1 主程序设计54
• 5.2 最大功率点跟踪程序设计54-55
• 5.3 蓄电池充放电程序设计55-56
• 5.4 LED照明控制程序设计56-58
• 6 系统实现及实验58-63
• 6.1 系统实现58
• 6.2 最大功率点跟踪系统测试58-59
• 6.3 LED驱动电路的调试59-63
• 7 总结及展望63-64
• 7.1 总结63
• 7.2 展望63-64
• 8 参考文献64-70
• 9 攻读硕士学位期间发表论文情况70-71
• 10 致谢71

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