太阳能LED路灯照明系统中控制器和驱动器的设计

【摘要】：太阳能源绿色安全，而LED照明节能环保，将两种技术结合是目前研究的热点。两者同为直流电、低压驱动，在技术能够实现匹配。太阳能发电技术与LED灯具的结合更能体现节能效果。 本文以独立太阳能LED路灯系统为例，设计了一套电源控制器和LED恒流驱动器，应用于太阳能LED路灯照明，满足了中小功率的用户需求。结合太阳能电池、铅酸蓄电池和LED光源的基本原理及特性，完成了相应的方案设计。研究了蓄电池优化充放电策略，以此为基础完成了对控制器和LED恒流驱动器的设计。控制器基于Buck变换器，对蓄电池采用二阶段充电方法。LED恒流驱动器基于Flyback变换器，完成蓄电池对LED光源输出，在改善驱动器效率的同时实现过压保护、过流保护和反接保护等功能，实现了设计要求。 【关键词】：太阳能 LED 照明 控制器 恒流驱动
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615;TM923.34
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究课题的背景7-9
• 1.2 国内外发展现状9-10
• 1.3 论文的主要内容10-13
• 第二章 太阳能 LED 照明系统的基本构成以及特性13-29
• 2.1 太阳能 LED 路灯照明系统的典型结构及设计原则13-14
• 2.2 太阳能电池14-19
• 2.2.1 太阳能电池的发电原理14
• 2.2.2 太阳能电池的光电转换效率14-15
• 2.2.3 太阳能电池的分类15-16
• 2.2.4 太阳能电池的电学特性16-18
• 2.2.5 太阳能电池方阵设计18-19
• 2.3 蓄电池19-23
• 2.3.1 铅酸蓄电池的基本原理19-20
• 2.3.2 铅酸蓄电池的相关技术指标20-21
• 2.3.3 蓄电池的日常保养和维护21-23
• 2.3.4 蓄电池组的设计23
• 2.4 白光 LED 照明技术23-27
• 2.4.1 LED 的电学特性24-26
• 2.4.2 LED 热学特性26-27
• 2.5 小结27-29
• 第三章 太阳能电源控制器的设计29-43
• 3.1 铅酸蓄电池的充电控制策略29-32
• 3.1.1 恒流充电法29
• 3.1.2 恒压充电法29-30
• 3.1.3 浮充电法30
• 3.1.4 阶段充电法30-31
• 3.1.5 最大功率点跟踪（MPPT）31-32
• 3.1.6 本系统充电控制策略的设计32
• 3.2 控制器的硬件设计32-42
• 3.2.1 主控制芯片及其辅助电路设计33
• 3.2.2 开关电源（SMPS）简介33-34
• 3.2.3 Buck 变换器工作原理34-38
• 3.2.4 控制器 Buck 充电电路参数设计38-40
• 3.2.5 充放电控制电路40-41
• 3.2.6 开关电路41-42
• 3.2.7 温度补偿电路42
• 3.3 本章小结42-43
• 第四章 LED 恒流驱动电路设计43-59
• 4.1 驱动电路工作原理的基本设计43-47
• 4.1.1 驱动电路总体结构框图43
• 4.1.2 Flyback 变换器工作原理43-45
• 4.1.3 主控制芯片 UC284345-46
• 4.1.4 次级控制芯片 TSM10146-47
• 4.2 辅助电路设计47-50
• 4.2.1 安规设计47-48
• 4.2.2 滤波电路设计48-49
• 4.2.3 芯片供电电路设计49
• 4.2.4 软启动电路设计49
• 4.2.5 RTCT定时电路设计49-50
• 4.3 改善驱动效率的设计50-55
• 4.3.1 DC/DC 变压器设计50-52
• 4.3.2 MOSFET 快速放电电路和 RCD 吸收电路的优化设计52-55
• 4.4 控制电路的设计55-57
• 4.4.1 输入电压保护55
• 4.4.2 初级电流检测55-56
• 4.4.3 输出短路保护56-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第五章 实验和调试过程59-63
• 第六章 总结和展望63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-70

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