高效太阳能庭院灯控制器设计与实现

【摘要】：照明用电在整个能源耗费中占有很大比重,它使人们迫切寻找一种绿色照明方式。太阳能作为一种清洁无污染的新能源与LED光源的结合使用使得这种方式成为可能。太阳能LED灯相比其他灯具,具有绿色环保、节能减排、使用寿命长等优点,所以本文设计一个太阳能庭院灯控制器以实现对蓄电池充电以及LED灯具照明的控制。由于太阳能的输出功率非线性,受温度及光照强度的影响而时刻变化,因此需要一种最大功率跟踪方式使其始终输出最大功率。基于对太阳能输出特性的分析,本文建立一种跟踪算法SFCMPPT算法,并分析了算法的具体控制流程。本文首先比较了几种常用的太阳能最大功率跟踪(MPPT)控制方式,在总结它们优缺点基础上,本文采用SFCMPPT作为最大功率跟踪方案,使太阳能电池的输出始终在其最大功率点附近,并设计了该算法的控制流程。其次本文介绍了蓄电池的工作原理和特性,以及几种蓄电池的充电方式,在总结这些充电方式的优缺点的基础上,选择本设计的充电方式并研究了蓄电池充电流程。再次,本设计针对白光LED电气特性及实际情况,采用峰值电流控制的BUCK-BOOST变换器作为其恒流驱动器,并分析变换器工作时电流稳定性及斜坡补偿的必要性,选用MAX16834作为恒流控制芯片。最后,本文设计了一个能量双向流动的BOOST-BUCK主电路,该电路工作于充电模式下等效为BOOST-BUCK电路,工作于放电模式下等效为BUCK-BOOST电路。采用自举的驱动方式使该电路具有最少的外围器件。对整个系统的总体控制流程进行了分析。 【关键词】：太阳能电池 蓄电池 LED 充电 放电 SFCMPPT
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-11
• 1.1 研究背景及意义7
• 1.2 国内外发展现状及趋势7-9
• 1.2.1 太阳能灯具7-8
• 1.2.2 蓄电池技术8
• 1.2.3 灯具充放电控制器8-9
• 1.2.4 LED灯具9
• 1.3 本文研究内容9-11
• 第二章 太阳能特性及最大功率跟踪技术研究11-31
• 2.1 江南体育在线直播观看 电池的基本原理及输出特性11-14
• 2.1.1 江南体育在线直播观看 电池的基本原理11-13
• 2.1.2 太阳能电池的输出原理及其特性曲线13-14
• 2.2 江南体育在线直播观看 电池等效电路及数学模型14-17
• 2.2.1 光伏电池等效电路14-15
• 2.2.2 光伏电池的数学模型15-17
• 2.3 MPPT电路设计17-25
• 2.3.1 MPPT原理17-18
• 2.3.2 DC/DC变换电路18-22
• 2.3.3 常见的几种MPPT算法的分析与比较22-25
• 2.4 新型最大功率跟踪——SFCMPPT算法25-30
• 2.4.1 SFCMPPT的原理25-26
• 2.4.2 SFCMPPT算法的建立26-27
• 2.4.3 SFCMPPT算法的控制流程27-29
• 2.4.4 算法验证分析29-30
• 2.5 本章总结30-31
• 第三章 蓄电池原理和特性及充电方法的研究31-41
• 3.1 蓄电池的工作原理及特性31-34
• 3.1.1 蓄电池的工作原理31-32
• 3.1.2 影响铅酸蓄电池寿命的因素32-33
• 3.1.3 描述蓄电池性能的参数33-34
• 3.2 蓄电池的充电方法34-38
• 3.2.1 恒流充电法35-36
• 3.2.2 恒压充电法36
• 3.2.3 分段充电法36-37
• 3.2.4 PWM充电法37-38
• 3.4 本文应用的充电方法38-40
• 3.4.1 本文应用的充电法的原理38-39
• 3.4.2 新方法的具体流程39-40
• 3.5 本章总结40-41
• 第四章 LED驱动电路的设计41-54
• 4.1 LED电气特性41-42
• 4.2 峰值电流控制变换器42-48
• 4.2.1 变换器的原理42-43
• 4.2.3 峰值变换器电流稳定性的分析43-45
• 4.2.4 斜坡补偿分析45-48
• 4.3 LED灯驱动芯片的选择及外围电路的设计48-52
• 4.3.1 驱动芯片的选择48-49
• 4.3.2 相关元件参数计算49-52
• 4.4 LED照明控制流程52-53
• 4.5 本章总结53-54
• 第五章 庭院灯控制器总体设计与实验54-67
• 5.1 总体电路设计54
• 5.2 蓄电池充电主电路的设计54-56
• 5.2.1 BOOST-BUCK充电电路54-55
• 5.2.2 充电主电路开关器件的选择55-56
• 5.3 辅助电路的设计56-58
• 5.3.1 MOS管驱动电路设计56-57
• 5.3.2 辅助电源的设计57-58
• 5.4 检测电路的设计58-61
• 5.4.1 电池板电压与蓄电池电压检测电路58-59
• 5.4.2 电池板电流检测电路59-61
• 5.5 系统整体的控制策略61
• 5.6 实验与分析61-66
• 5.7 本章总结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 作者简介73
• 攻读硕士学位期间研究成果73-74

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