太阳能市电智能互补LED照明系统研究

【摘要】：随着环境污染和能源危机日益严重，充分开发利用可再生能源成为当今社会的一大趋势。太阳能以其取之不尽，用之不竭并且不受地域影响的优点，成为可再生能源种类中最受关注的焦点之一。LED照明以其环保、寿命长的优势逐渐成为照明灯具的主流。太阳能LED照明系统在很大的程度上摆脱对传统电源和人工维护等方面的依赖，可很大程度地降低成本。 通过分析现有的太阳能LED照明系统的供电方式可知，为了保证供电系统的可靠性和稳定性，太阳能LED照明系统需添加备用电源。在太阳能LED照明系统中一般都采用蓄电池作为备用电源，但是蓄电池具有寿命短、污染环境等缺点，而且其成本占光伏系统造价的20%~25%。若在一些需要昼夜照明的环境中，如地下停车场、地下超市等，可以在有市电的场合利用市电作为备用电源，不需要采用蓄电池。利用多输入变换器搭建太阳能/市电联合供电的LED照明系统，这样既可以提高太阳能的利用效率又可以简化电路、降低成本。 在查阅大量的有关多输入变换器的国内外资料基础上，选择双输入buck直流变换器作为太阳能/市电联合供电的LED照明系统的主电路。根据双输入buck电路的原理和对多输入变换器的能量管理策略进行合理分析，选择合理的设计方案并设计合理的能量管理策略，通过只采用单周期控制电压的方式来实现电路的三种工作模式，即太阳能单独供电，市电单独供电，太阳能市电联合供电。在saber软件搭建电路模型并设计电路的参数。选择合适的补偿网络，在mathcad软件里设计输出电压调节器参数并进行仿真。系统仿真结果证明能量管理策略的可行性。 最后完成系统搭建，对系统进行软件和硬件的合理设计，选择STC12C系列的单片机为控制核心，设计控制程序，选择开关管和二极管，对MOS管驱动电路、采样电路、LED驱动电路等硬件电路进行设计。搭建系统实验平台，并进行实验验证，结果表明数字电路控制的方案具有可行性，基本达到预期目标。 【关键词】：太阳能市电互补 LED照明系统 双输入buck Saber建模与仿真
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-16
• 1.1 能源现状8-9
• 1.2 LED 照明9
• 1.3 太阳能 LED 照明特点及其现状9-11
• 1.4 新能源联合供电系统11-14
• 1.5 研究意义14
• 1.6 研究内容14-16
• 第2章 主要原理及控制方案介绍16-26
• 前言16
• 2.1 方案选择16-17
• 2.2 双输入 buck 原理17-20
• 2.3 单周期控制20-22
• 2.3.1 单周期控制原理20-22
• 2.4 控制方式22-25
• 2.4.1 工作模式22
• 2.4.2 单周期控制方式22-24
• 2.4.3 模式切换24-25
• 本章总结25-26
• 第3章 基于 Saber 搭建的仿真模型26-43
• 前言26
• 3.1 主要参数计算26-28
• 3.2 控制电路设计28-33
• 3.2.1 迟滞比较器设计28-30
• 3.2.2 积分器设计30-32
• 3.2.3 控制信号32-33
• 3.3 闭环系统设计33-38
• 3.3.1 小信号模型分析33-35
• 3.3.2 输出电压调节器设计35-38
• 3.4 Saber 仿真软件介绍38-39
• 3.5 仿真结果39-42
• 本章总结42-43
• 第4章 系统搭建43-57
• 前言43-44
• 4.1 系统整体结构设计和主要参数设计44-47
• 4.1.1 主要参数设定44-45
• 4.1.2 开关管和二极管的选择45-47
• 4.2 控制电路及其相关辅助电路设计47-53
• 4.2.1 信号采集47-48
• 4.2.2 LED 驱动芯片电路设计48-52
• 4.2.3 MOS 管驱动电路设计52-53
• 4.2.4 供电回路设计53
• 4.3 软件设计53-55
• 本章总结55-57
• 第5章 实验验证57-64
• 前言57
• 5.1 实验平台介绍57-58
• 5.2 实验验证58-63
• 本章总结63-64
• 第6章 总结与展望64-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-72
• 附录72-80
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果80-81

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