智能化太阳能LED路灯的研究与设计

【摘要】：光伏发电是开发“绿色能源”的一种重要形式，LED照明是未来照明领域的发展方向，太阳能LED路灯将光伏发电和LED照明结合在一起，既达到了节能减排的目的，又能为偏远无电网地区提供一种低成本的照明方式。因此，研究与设计太阳能LED路灯系统具有重要意义。 本文的目的是设计一台智能化充放电控制器，包括带MPPT功能的充电部分和LED恒流驱动部分。通过深入分析太阳能电池、蓄电池和LED的基本特性，设计了基于Buck变换器，对蓄电池进行MPPT、恒压、恒流相结合的三阶段充电方法；以及设计了基于Boost变换器的LED恒流驱动，并实现了一种渐进的PWM调光方法以及根据路面照明情况定时分配LED路灯照明功率的智能化节能控制方法。 完成了基于dsPIC33FJ16GS502的太阳能LED路灯系统硬件设计，利用C语言编写了相应的控制程序，实现了预期的智能化充放电控制功能。通过对实验数据和实验波形的分析证明，本文采用的设计方案很好的实现太阳能LED路灯的智能化控制，达到了预期的效果。 【关键词】：太阳能路灯 MPPT LED驱动 PWM调光
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 引言9-13
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势10-12
• 1.3 本课题主要研究内容12-13
• 第二章 太阳能 LED 路灯组件的介绍13-27
• 2.1 太阳能电池13-20
• 2.1.1 太阳能电池等效电路13-16
• 2.1.2 最大功率点跟踪原理16-17
• 2.1.3 最大功率点跟踪方法17-20
• 2.2 铅酸蓄电池20-22
• 2.2.1 蓄电池原理20-21
• 2.2.2 蓄电池充放电特性21-22
• 2.3 高亮度 LED22-26
• 2.3.1 LED 发光原理及特性22-23
• 2.3.2 LED 负载连接方式23-24
• 2.3.3 高亮度 LED 驱动方式24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 系统方案设计27-35
• 3.1 系统基本参数与技术指标27-28
• 3.2 系统硬件方案设计28-29
• 3.3 系统软件方案设计29-33
• 3.3.1 系统软件开发平台30-32
• 3.3.2 系统软件结构框图32-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第四章 系统硬件设计35-49
• 4.1 控制电路设计35-39
• 4.1.1 最小系统电路设计35
• 4.1.2 辅助电源设计35-36
• 4.1.3 计时电路设计36-37
• 4.1.4 采样电路设计37-38
• 4.1.5 MOSFET 驱动电路设计38-39
• 4.2 充电电路设计39-44
• 4.2.1 电路分析39-41
• 4.2.2 元件选型41-43
• 4.2.3 电路设计43-44
• 4.3 LED 驱动电路设计44-48
• 4.3.1 电路分析44-45
• 4.3.2 元件选型45-47
• 4.3.3 电路设计47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 系统软件设计49-67
• 5.1 充电程序设计49-56
• 5.1.1 充电方法分析49-54
• 5.1.2 改进的充电法程序设计54-56
• 5.2 恒流控制程序设计56-62
• 5.2.1 PWM 控制方法的分析56-58
• 5.2.2 PWM 控制的数字实现58-59
• 5.2.3 恒流控制程序设计59-62
• 5.3 PWM 调光程序设计62-65
• 5.3.1 PWM 调光方法分析62-64
• 5.3.2 改进的 PWM 调光程序设计64-65
• 5.4 实时时间程序设计65-66
• 5.5 本章小结66-67
• 第六章 系统测试及实验分析67-71
• 6.1 测试数据及分析67-68
• 6.2 LED 驱动实验波形及分析68-70
• 6.3 本章小结70-71
• 第七章 结论与展望71-73
• 7.1 结论71
• 7.2 展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-79
• 攻读硕士学位期间所发表的文章79-80

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