太阳能LED路灯控制系统的研制

论文编号:DQ212   论文字数:21345,页数:51

摘  要
 太阳能LED路灯系统采用高效单晶（多晶）硅太阳能电池供电，采用蓄电池（超级电容）存储电能，用高效LED照明，并采用先进的充放电和照明控制电路，具有性能可靠、发光效率高、亮度大、安装方便、无须铺设电缆电线、无须交流电源、采用直流供电、光敏控制、安全可靠、节能、经济、环保、实用（根据配置和型号不同，充电一天可用3～7天）、寿命长（太阳能电池可用15～20年、蓄电池（超级电容）可用5～7年）等优点，是未来户外照明的发展方向。
 本文设计了一个光伏发电系统管理控制电路，实现对太阳能LED路灯的智能控制。白天，当阳光照射到太阳能电池组件表面时，太阳能电池的光生伏特效应产生电能通过充电电路对蓄电池（超级电容）进行充电；夜晚，光线逐渐减弱，太阳能电池的工作电压、工作电流不断下降，当工作电压小于控制器设定电压时，控制器启动负载，此时太阳能灯点亮，当设定的时间到达或环境光线过强时控制器自动关闭负载，太阳能电池充电开始。由此不断循环。
 
关键词： 太阳能、LED、控制

Abstract
 Solar LED lamp system uses high efficiency single crystal (multi crystal) silicon solar cell to supply power, uses the storage battery (super capacitor) to store electrical energy, uses efficient LED to light, uses advanced charging and discharging technology and lighting control circuit. It has the advantages of reliable capability, high luminous efficiency, high brightness, convenient installation, without cable wires, without AC power supply, using DC supply, photosensitive control, safety, reliability, energy saving, economic, environmental-friendly, utility (the system can work 3 to 7 days basing on different configuration and model charge), durable (solar cell can be used 15 to 20 years, super capacitor can be used 5 to 7 years), and so on. It is the future direction of outdoor lighting system.
 In this thesis, a circuit managing and controlling the photovoltaic power system is designed, which achieves intelligent control of the solar LED lamp system. In the daytime, basing on the photovoltaic effect, the solar battery recharges the storage battery through the charging circuit. At night, light intensity is gradually weak so that the working voltage and the working current of the solar battery continuously reduce. The storage battery drives the LED lamp when the working voltage is less than the setting voltage. While the light intensity is enough intense, the controller cuts the load and recharges the storage battery again. The system works back and forth as above-mentioned.

Keywords： solar、LED、control

目录
摘  要 II
1  绪论 1
2  总体方案设计 2
2.1  系统总体结构 2
2.2  太阳能路灯各部件结构 3
2.2.1太阳能电池组件 3
2.2.2太阳能路灯光源 5
2.2.3超级电容器 5
2.2.4控制器 7
2.2.5灯杆及灯具外壳 7
2.2.6线缆和连接紧固辅件 8
3  太阳能电池的设计 9
3.1  太阳能路灯电池板分类 9
3.1.1单晶硅太阳能电池 9
3.1.2多晶硅太阳能电池 10
3.2  太阳能电池的伏-安特性及主要参数 12
3.3  太阳能路灯电池板组件选取 13
3.3.1单晶硅太阳能电池组件结构规格及技术参数 13
3.3.2多晶硅电池组件结构规格及技术参数 15
4  白光LED及其驱动电路 18
4.1  白光LED 18
4.1.1白光LED的特点 18
4.2  白光LED驱动电路 19
4.2.1白光LED驱动电源的分类 19
4.2.2白光LED的直流驱动 21
4.2.3利用单片机的白光LED的直流驱动 23
5  超级电容及路灯控制电路 24
5.1  超级电容器 24
5.1.1超级电容器储能原理及等效电路模型 24
5.1.2超级电容器储能系统 25
5.2  控制器主回路及其工作原理 26
5.2.1MPPT控制方法 26
5.2.2控制器主回路硬件的实现 27
5.2.3系统软件的实现 30
5.2.4实验结果及分析 31
6  太阳能LED路灯的简化电路及成果演示 33
6.1  太阳能LED路灯控制电路的实验室实现 33
6.2  关于电路的改进 33
6.3  成果演示 34
7  总结 36
致谢 37
参考文献 38
附录1  系统总原理图及PCB图 39
附录2  单片机程序 44