LED光伏照明系统优化设计

【摘要】：近年来,全球性的能源短缺和环境污染问题日益突出,人们迫切希望应用节能环保的新技术,应用于光伏照明系统中的LED半导体就是具备这种魅力的新技术。半导体照明以寿命长、节能、绿色环保等显著优点倍受人们关注,被认为是21世纪最有价值的新光源。 结合太阳电池光电转换技术与半导体发光技术,运用光学折射原理,本文提出了一种LED发光显示牌的设计方案制作灯箱,其具有无灯丝光源、无逆变器能量消耗和系统直流供电等优点。LED发光显示牌是LED在照明领域中的一个重要应用,设计原理基于Notebook的液晶显示器,是将点光源转换成面光源的科技产品。为增强显示牌的发光效果,在设计中还合理地应用到了光学级PMMA导光板、反射膜和扩散膜等材料,并对它们的特性及其在系统中的作用进行了详细的理论分析。同时在分析大量实验数据的基础上,证明了设计方案的可行性。 系统中的太阳电池、蓄电池、负载LED的优化匹配也是一个值得研究的问题。本文从容量、功率匹配等方面对系统进行了优化设计。 太阳能发电和常规能源发电不同,它具有随机不确定性。而这种时变性又增加了系统的不稳定性因素。本文根据课题的要求提出了一种应用于光伏照明系统的充放电控制器的设计方案,较好地解决了系统中太阳电池输出能量不稳定的缺陷,同时还对蓄电池和负载LED进行各种控制和保护。最后,给出了硬件电路的设计和软件算法,并提供了相关实验数据和波形。 【关键词】：光伏照明 优化设计 太阳电池 半导体 充放电
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM923
【目录】：

• 第一章 绪论14-18
• 1.1 课题研究的目的与意义14-15
• 1.2 本课题的研究内容15-17
• 1.2.1 课题来源及技术指标15-16
• 1.2.2 系统解决方案16-17
• 1.3 论文的安排17-18
• 第二章 电光源特性的研究和LED发光显示牌系统的设计18-40
• 2.1 电光源的概述18-20
• 2.1.1 电光源的发展史18
• 2.1.2 电光源的分类18-20
• 2.2 四代电光源20-21
• 2.2.1 白炽灯20-21
• 2.2.2 荧光灯21
• 2.2.3 高强度气体放电灯21
• 2.2.4 半导体发光二极管21
• 2.3 LED光源特性21-27
• 2.3.1 LED光源的发光原理22-24
• 2.3.2 LED光源的基本特性24-27
• 2.4 LED驱动电路的设计27-31
• 2.4.1 直流转换为直流驱动27-30
• 2.4.2 交流转换为直流驱动30-31
• 2.5 LED与传统光源的性能比较31-33
• 2.5.1 LED的优点31-33
• 2.5.2 LED需改善之处33
• 2.6 LED发光显示牌系统的设计33-40
• 2.6.1 系统结构33-34
• 2.6.2 系统发光原理34-35
• 2.6.3 LED发光管的选型35-36
• 2.6.4 光源的设计36
• 2.6.5 实验结果与结论36-40
• 第三章 系统优化设计40-51
• 3.1 太阳电池工作原理与特性40-43
• 3.1.1 太阳电池的基本工作原理40-41
• 3.1.2 太阳电池的基本特性41-43
• 3.2 蓄电池基本特性43-49
• 3.2.1 蓄电池的自放电43-44
• 3.2.2 蓄电池的使用寿命44
• 3.2.3 蓄电池主要参数44-45
• 3.2.4 蓄电池的充电特性45-48
• 3.2.5 充电控制的实现方式48-49
• 3.3 系统优化设计49-51
• 3.3.1 太阳电池设计方法49
• 3.3.2 蓄电池设计方法49-51
• 第四章 充放电控制器的设计51-79
• 4.1 充放电控制器中的DC／DC变换技术51-55
• 4.1.1 Buck变换器51-52
• 4.1.2 BOOst变换器52-53
• 4.1.3 Buck-Boost变换器53-54
• 4.1.4 Cuk变换器54-55
• 4.2 充放电控制器的基本原理55-61
• 4.2.1 控制器的几种基本电路和工作原理57-59
• 4.2.2 控制器设计中的常用技术59-61
• 4.3 LM324控制器61-65
• 4.3.1 电路结构61
• 4.3.2 主电路设计61-63
• 4.3.3 辅助电路设计63-65
• 4.4 太阳能草坪灯XD660lD控制器65-66
• 4.4.1 工作原理65-66
• 4.4.2 基本性能和参数66
• 4.5 基于PIC16F716的PWM限流控制器66-79
• 4.5.1 PIC单片机特点67-68
• 4.5.2 控制器技术指标68-69
• 4.5.3 控制器电路原理和结构69-75
• 4.5.4 系统软件设计75-76
• 4.5.5 实验结果与分析76-79
• 第五章 总结与展望79-82
• 5.1 工作总结79
• 5.2 未来工作展望79-82
• 参考文献82-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84

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