网络化智能型太阳能路灯控制器的研发

【摘要】： 随着全球能源形势的紧张,江南体育在线直播观看 发电已经渐渐得到了普及,并在路灯照明领域开始得到广泛应用。随着新型节能灯具LED灯具的出现,太阳能路灯与新型LED灯具的结合,使智能型太阳能路灯的开发更具实际节能价值。 开发高性能太阳能路灯关键是设计高性能的太阳能路灯控制器。本课题设计目标是基于ATmega128单片机开发一款智能型太阳能路灯控制器,使其不仅具备太阳能路灯系统自身的智能管理功能,同时还具备近端／远程可监控管理功能。系统设计过程主要分为：系统算法设计、单片机系统软硬设计、近端／远程上位机监控软件设计、路灯智能监控网络组建。 算法设计主要包括三个部分：①太阳能电池最大功率跟踪算法设计。通过对太阳能电池输出特性的深入研究,结合模糊控制理论,设计出一种跟踪快速、实现简单的最大功率算法。②蓄电池充电算法设计。结合太阳能电池输出最大功率跟踪算法及蓄电池充放电特性,设计出了“三段式”充电算法,同时兼有温度补偿功能。此算法既能保证充电效率,又能实现对蓄电池进行必要的保护。③蓄电池余量检测模型,主要目的是估算蓄电池的剩余电量。当蓄电池处于放电状态时实时测量蓄电池端电压,并结合相应蓄电池余量的检测算法,及时调整蓄电池的放电模式。 控制器设计主要实现最大功率跟踪、各种自我保护功能、蓄电池充放电保护及各类通信功能设计。 其中,通信设计包括实现近端上位机监控和远程上位机监控功能的上位机程序开发。近端上位机监控主要指上位机通过串口与单片机控制系统进行通信；远程上位机监控主要是通过控制器的以太网通信模块实现监控。 智能监控网络主要利用控制器硬件集成的太网设计模块和无线通信模块,根据流式层次拓扑结构模型设计。网络采用分层管理模式,网络结构主要分为远程控制层、目标局域网控制层、终端执行层。通过网络分层设置很好的保证了远程控制控制信息流的通畅。 【关键词】：太阳能路灯 最大功率跟踪技术 充放电控制算法 铅酸蓄电池 智能网络
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题背景及意义12-15
• 1.1.1 课题背景12-13
• 1.1.2 课题研究意义13-15
• 1.2 国内外研究情况15-16
• 1.3 本课题的主要工作16-18
• 第二章 太阳能路灯系统组成18-30
• 2.1 系统结构设计原则18-19
• 2.2 系统组成结构19-28
• 2.2.1 系统结构图19-20
• 2.2.2 太阳能电池20-23
• 2.2.3 蓄电池23-24
• 2.2.4 太阳能路灯控制器24-26
• 2.2.5 LED灯具应用26-28
• 2.3 系统实现功能28-30
• 2.3.1 系统基本功能28-29
• 2.3.2 创新功能29-30
• 第三章 太阳能路灯系统充放电算法研究30-56
• 3.1 太阳能电池最大功率跟踪30-45
• 3.1.1 太阳能电池光伏特性30-31
• 3.1.2 太阳能电池的主要影响因素31-33
• 3.1.3 最大功率跟踪(MPPT)的必要性33-34
• 3.1.4 最大功率跟踪的原理34-37
• 3.1.5 本文采用的MPPT改进型算法37-45
• 3.2 蓄电池的充放电特性45-54
• 3.2.1 蓄电池的充放电原理45-47
• 3.2.2 蓄电池的快速充电控制策略研究47-50
• 3.2.3 本系统采取的充电算法50-51
• 3.2.4 蓄电池过放保护策略研究51-54
• 3.3 本课题所用综合充放电算法54-56
• 第四章 太阳能路灯系统的实现56-82
• 4.1 概述56-58
• 4.2 系统硬件设计58-67
• 4.2.1 路灯控制器硬件设计59-65
• 4.2.2 路灯控制器网络模块功能硬件设计65-67
• 4.3 系统软件设计67-76
• 4.3.1 路灯控制器程序设计67-72
• 4.3.2 上位机监控软件设计72-76
• 4.4 系统调试实验76-82
• 4.4.1 实验环境记录76
• 4.4.2 充电算法验证波形76-79
• 4.4.3 各软件运行界面79-82
• 第五章 太阳能路灯网络82-88
• 5.1 概述82
• 5.2 路灯网络拓扑特点82-83
• 5.3 路灯流式拓扑结构83-84
• 5.4 路灯网络系统实现84-88
• 第六章 总结与展望88-92
• 6.1 论文总结88-89
• 6.2 课题展望89-92
• 参考文献92-98
• 致谢98-99
• 学位论文评阅及答辩情况表99

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