太阳能光伏照明系统的设计与实现

太阳能光伏照明系统的设计与实现

摘要：本文在探讨光伏发电原理和LED发光特性的基础上，设计制作了一套太阳能光伏发电跟踪系统，并进行了测试分析，提高了光电转换效率，并以此为电源，设计出可实用的太阳能光伏照明系统，该系统不仅能作为太阳能路灯和台灯使用，而且使用方便，具有光控等功能，该系统能用于家庭和实验室等需要照明的地方，节能减排效果明显，具有很好的应用前景。

关键词：光伏发电跟踪系统LED照明系统节能减排

Design and production of solar photovoltaic lighting system

Abstract:In this paper, on the basis of a comprehensive study of photovoltaic power generation principle and LED light-emitting properties.We designed a set of solar photovoltaic tracking system, which were tested and analyzed to improve the photoelectric conversion efficiency, and as a power source, we designed a useful solar photovoltaic lighting system. The system can not only use the solar lights and lamps, and easy to use, with light control and other functions. It can be used for home and laboratory where the need for lighting, energy saving effect is obvious, with good prospects.

Key Words:Photovoltaic power generation, Tracking System, LED lighting system,Energy saving

目录

一、引言 (3)

1.1国内外研究现状及发展趋势 (3)

1.2课题研究的目的与意义 (5)

1.3该课题的研究内容 (6)

二、太阳能跟踪系统 (6)

2.1跟踪运行流程 (7)

2.2跟踪系统电路原理 (8)

2.3实验数据及处理 (9)

三、LED发光的特性 (10)

3.1 LED的发光原理 (10)

3.2 LED的光源特点 (12)

3.3 LED的电特性 (12)

3.4 LED的驱动方式 (13)

四、太阳能LED照明系统 (13)

4.1系统示意图 (13)

4.2系统硬件电路图 (14)

4.3 电路元件的参数 (14)

4.4 光控电路 (18)

4.5 恒流驱动电路 (19)

五、致谢 (19)

参考文献 (20)

附录 (21)

一、引言

1.1国内外研究现状及发展趋势

1.1.1太阳能产业国外发展状况

国际上，光伏发电发展迅猛。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23.4％；1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”，美国计划到2010年安装100O～3000姗太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴“屋顶光伏计划”的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。

在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995～2005年间，全球太阳能电池产量增长了l7倍。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍，整个行业的销售收入有望增长3.5倍。

而在太阳能产业遥遥领先的德国，于2003年修汀的《再生能源法》中强调：电力公司以保证价格收购再生能源，使德国2005年太阳能等可再生能源产业获得34亿欧元的补助。德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能解决了自家的能源使用，而且这些家庭还成为小型“私人电站”，源源不断地向电网公司输送电力，获得一笔可观的收人。

1.1.2太阳能产业国内发展状况

我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。

在1995～2003年间，我国合计在太阳能发电方面的资金投入22亿元人民币，对太阳能新

能源起着积极的推动作用。

2005年后，我国太阳能发电产业又有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、浙江中意、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。随着太阳能光电效应的发展，在照明系统方面，太阳能草坪灯、庭院灯、台灯、城市光彩工程灯等众多品种大量出现在了日常生活中，是太阳能光源的主要应用方向，在提高人们生活水平的同时，又节约了大量能源。

1.1.3太阳能跟踪系统的发展状况

太阳能跟踪系统是保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前世界上通用的太阳能跟踪系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。河北某太阳能光伏发电企业独家研发出了具有世界领先水平、成本低廉、简单易用、不用计算各地太阳位置数据、无软件、可在移动设备上随时随地准确跟踪太阳的智能太阳能跟踪系统。该太阳能跟踪系统是国内首家完全不用电脑软件的太阳空间定位跟踪仪，具有国际领先水平，能够不受地域和外部条件的限制，可以在-50℃至70℃环境温度范围内正常使用；跟踪精度可以达到±0.001°，最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最大限度提高太阳光能利用率。该太阳能跟踪系统可以广泛的使用于各类设备的需要使用太阳跟踪的地方，该太阳能跟踪系统价格实惠、性能稳定、结构合理、跟踪准确、方便易用。把加装了智能太阳跟踪仪的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、火车，以及通讯应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上，不论系统向何方行驶、如何调头、拐弯，该太阳能跟踪系统都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳！该太阳能跟踪控制技术属于具有我国自主知识产权的国家发明专利产品，发明专利申请号：200610146201.8 ，现已大批量投产。

1.1.4国外LED电路发展现状

半导体照明技术的开发研究引起了全球研究机构和企业的重视。国外共有近200家公司参与GaN器件、材料和设备的开发，近300所大学和研究所参与GaN的研发。目前，功率型白光LED光视效能（发光效率）已经达到100 lm/W，研究水平达到160 lm/W。经过技术发展和市场竞争，世界主要LED厂商已经形成各自的技术特色。日本日亚化学处于全球技术领先水平，垄断高端白色、蓝、绿色LED的市场，丰田合成在白光LED及车灯照明技术开发据国际前端；美国Cree的碳化硅衬底生长GaN外延片国际领先，传统照明巨头Philips绝对控股的美国Lumileds功率型白光LED国际领先；传统照明巨头Osram欧司朗控股的德国欧司朗光电半导体功率型LED封装和车用LED灯具开发国际领先。

1.1.5国内LED电路发展现状

国内的外延片生长技术主要源于美国、基本上是进口美国的有机金属化学气相沉淀（MOCVD）装备，这些装备在美国就不是一流的装备，在整个LED产业外延片的生长、芯片、芯片封装3个环节中，外延片生长投资要占到70%，外延片成本要占到封装成成品的70%，同时外延片生长技术的人才全世界都缺乏，简单的说，外延片的水平决定了整个LED产业水平，国内近几年也陆续引进了50多台MOCVD装备，均处理大生产工艺摸索阶段，一旦工艺成熟，则会上10倍地增大装备数量形成规模生产，市场需求巨大。

国家“863”计划和信息产业发展基金及时支持了国产外延设备如液相外延炉和MOCVD 设备的研发（中科院半导体所、中电科技集团公司第四十八所），通过整机消化吸收，关键技术再创新等措施，填补了国内空白，使长期制约我国LED产业发展的装备瓶颈得以突破。随着国家照明工程的起步，国内LED芯片设备的巨大需求再次引起了国外半导体设备生产商的积极响应，他们日益重视中国这个巨大的市场，但是，这里面也存在着一个隐忧，国外芯片设备高昂的价格，相对制约了国内企业的规模化、产业化发展，也消耗了国家大量宝贵的外汇。同样也挤占了国内设备生产商的发展空间。

1.2课题研究的目的与意义

随着地球资源的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患无处不在太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的安全、环保新能源越来越受到重视，目前太

阳能应用技术已取得较大突破,尤其太阳能光伏技术发展,给太阳能在公共照明中的应用带来了极为广阔的前景。

随着近十年来LDE技术取得了突飞猛进的发展。LED以固有的特点，如省电、寿命长、耐震动，响应速度快、冷光源和低功耗可直流驱动等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏和景观照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，如电话机、仪表板照明、汽车防雾灯和交通信号灯等。

太阳能电源是直流电，而传统灯泡需要交流供电。这样，传统的光伏照明系统需要逆变器将直流逆变为交流，这种方法普遍存在着交流逆变不可靠、低温启动难、灯管寿命短、功耗高以及系统造价高等缺点。而LED需要直流驱动，于是，LED光伏照明系统，相比于传统的照明系统少了一个复杂而性能又未必可靠的逆变器环节。正是基于上述优点，使得LED

逐渐取代传统光源应用于光伏照明系统，彻底地解决了传统的光伏照明系统存在的交流逆变不可靠、低温启动难和灯管寿命短等缺点。

纵览国内外的种种太阳能电池，大多数是采用非跟踪式接收装置，这种方式下提高光-电转换效率的研究方向主要有提高采光面积，研发蓄电池新型材料及智能充放电和控制灯具关、开等。但是，随着阳光的移动电池板与阳光投射倾角不同，所以非跟踪式太阳能接收装置每个时段获得的太阳能是不等的，因此光-电转换太阳能的总效率低。在此基础上，人们开始研究如“向日葵”跟随太阳旋转的光伏电池，让太阳能电池板始终以最大的发电功率跟随着太阳旋转，即实现太阳能最大功率点跟踪。这样太阳能的转换效率将大大提高。

1.3该课题的研究内容

该课题的研究内容有三大部分：第一部分是太阳能跟踪系统，包括设计太阳能跟踪系统的电路原理，测试跟踪系统与非跟踪系统的发电功率，然后测试数据并画图比较得出跟踪系统的优点。第二部分是LED发光的特性，包括LED的光电特性与驱动方式。第三部分是太阳能LED照明系统，包括设计太阳能路灯、台灯两用系统的电路图，焊接并调试所设计的电路，最终实现可供使用的太阳能路灯、台灯系统。

二、太阳能跟踪系统

跟踪系统可以使太阳能电池尽量对准太阳，使太阳垂直照射到太阳电池板上，使太阳能

电池板在当前环境下保持能够达到的最大发电功率，从而提高总体发电量，进而降低输出电能的成本。

图2.1 太阳能光伏跟踪示意图

2.1跟踪运行流程

图2.2 太阳能跟踪流程图

太阳能跟踪系统主要由信号采集部分和信号分析部分及云台构成，信号采集部分将此时太阳能电池板东西方向的光照强度收集，然后交于信号分析部分分析，若板与太阳光不垂直则使电机转动，直至太阳光垂直照射到板上时停止。

1）信号采集部分

信号采集部分由不透光挡板及分布在挡板两侧的两块微型光电池构成，其作用是用来实时采集挡板两侧光强。

2）信号分析部分

信号分析部分是用来，并判断太阳与太阳能电池板的位置关系，并控制云台转动，直至太阳能电池板与阳光垂直，使太阳能电池板在同样的光照下达到最大发电量。

3）云台

云台具有转动功能，用来搭载太阳能电池板及信号采集部分。

2.2跟踪系统电路原理

图2.3 跟踪原理图

原理如上图2.3，图中电路上下对称，采用了运算放大器，微型光电池，继电器这些元件来完成功能。

当太阳光在挡板左侧时B2光照小于B1，因此电位低于B1，运放A1正相输入电压小于反相输入电压输出电位低，而运放A2正相输入电压大于反相输入电压输出电位高；

调节R3,R4使A3,A4反相输入电压为3V（大于低点位且小于高电位），因此运放A3正相输入电压小于反相输入电压输出电位低，而运放A4正相输入电压大于反相输入电压输出电位高。此时三极管VT1基极电位为负输出点位低，VT1处于截止状态，继电器K1无电流通过，开关K1断开；VT2处于饱和状态，电流通过继电器K2闭合，控制电机向一个方向转动，太阳能电池板向左转动。

同理，当太阳光在挡板右侧时B1有光照强，电位高于B2，K2断开，K1闭合控制电机向另一方向转动，电池板向右转动。

当太阳能电池板转动使挡板平行于阳光时，B1,B2所收光照强度相同，运放A1,A2输出电压为0，A3,A4正输入电压小于反相输入电压输出点位低，此时VT1,VT2都处于截止状态，继电器K1,K2都没电流通过，开光都断开，电机停止转动，此时太阳能电池板正对太阳，有效吸收面积达到最大。实现了太阳能跟踪的目的。

2.3实验数据及处理

表1 跟踪系统发电量对比

时间固定板发电功率/W 跟踪板发电功率/W

8:00 0.84 0.94

8:30 4.41 7.43

9:00 8.43 11.64

9:30 12.22 15.27

10:00 14.56 16.7

10:30 15.91 16.89

11:00 16.99 17.22

11:30 17.33 17.45

12:00 17.45 17.54

12:30 17.56 17.53

13:00 17.21 17.43

13:30 16.43 17.37

14:00 16.73 17.47

14:30 15.32 17.34

15:00 14.76 16.82

15:30 13.61 16.25

16:00 10.29 14.93

16:30 8.67 12.79

17:00 2.64 6.64

17:30 0.1 1.45

18:00 0 0

蓝曲线表示固定板发电功率紫曲线表示跟踪板发电功率

图2.4 发电量比较图

从图示可看出在早晚时段上跟踪式太阳能电池板比固定式太阳能电池板在很大程度上提高了太阳能发电的效率。而在中午时段太阳能电池板和固定式太阳能电池板相对太阳位置基本一样，所以输出功率基本一致。通过数据采集，计算输出功率提高23.3%。

三、LED发光的特性

3.1 LED的发光原理

LED是由III-V族化合物，如GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成的，其核心是PN结。因此，它具有一般PN结的伏安特性，即正向导通、反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压作用下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子的一部分与多数载流子复合而发光，如图3.1所示

图3.1 LED发光原理示意图

假设发光时在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、价带中间附近)捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子的效率越高。由于复合是在少子扩散区内发生的，所以光仅在靠近PN结面数微米以内产生。理论和实践证明，发光的波长或频率取决于选用的半导体材料的能隙Eg，Eg的单位为电子伏(eV)。

Eg=hV／q=hc／(λq) （1）

λ=h C／(qEg)=1240／Eg(nm) （2）

式中：v为电子运动速度；h为普朗克常数；q为载流子所带电荷：c为光速；λ为发光波长。

若能产生可见光(波长范围为380～780nm)，则半导体材料的Eg应为1．63～3．26eV之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红光、黄光、绿光及蓝光LED，其中蓝光LED 的成本很高，应用不普遍。

PN结的端电压构成一定的势垒；当加正向偏置电压时势垒下降，P区和N区的多数载流子向对方扩散。由于电子迁移率比空穴迁移率大得多，所以，出现大量电子向P区扩散，构成对P区少数载流子的注入。这些电子与价带上的空穴复合，复合时得到的能量以光能的形式

释放出去，这就是PN结发光的原理。

3.2 LED的光源特点

(1)电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

(2)效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。

(3)适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境。

(4)稳定性：10万小时，光衰为初始的50%。

(5)响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级。

(6)对环境污染：无有害金属汞。

(7)颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色。

(8)价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。

3.3 LED的电特性

LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。由图3.2可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。通过LED 电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。

图3.2 LED伏安特性曲线

3.4 LED的驱动方式

LED一般是恒压或者恒流驱动，由图3.2 LED的伏安特性曲线我们可以看出，LED的电压随着电流的变化特别大，而电流随着电压的变化相对小。所以LED的驱动方式应该选择恒流驱动，保证电流不变化，这样LED电路的稳定性相对高。

四、太阳能LED照明系统

4.1 系统示意图

图4.1 太阳能LED照明系统方框图

如图4.1，K1闭合时，系统是太阳能LED路灯系统，其中光控开光可以实现控制LED灯白

天不亮，晚上自动亮。K2闭合时，系统为太阳能LED台灯系统，开光K2可以控制LED灯的导通与断开。

4.2 系统硬件电路图

图4.2 电路原理图

如图4.2，整个电路分为两个部分，路灯电路和台灯电路。路灯电路中，开光K1控制光控电路的导通与断开，而光控电路控制恒流驱动电路的导通与断开。台灯电路中，开光K2直接控制恒流驱动电路的导通与断开。

4.3 电路元件的参数

元件参数元件参数

太阳能板12V 3W 可变电阻R50—10KΩ

电池12V 1.2Ah 电阻R6 240Ω

开关K1 K2 高精度电阻R7 0—500Ω

可变电阻R1 0—1MΩ继电器3V—5V

光敏电阻R2 暗电阻20KΩ二极管D IN4007

可变电阻R3 0—1MΩ电容C1 0.1μF

可变电阻R4 0—1MΩ电解电容C2 1μF

LED灯12V 120mA

充放电控制器参数：

型号

TYK-10A

指标

额定电压12V

放电电流10A

充电电流8A

充电保护电压14.4V±0.1V

浮充电压13.2V—13.6V

恢复充电电压13.0V±0.1V

过放保护电压10.7V±0.1V

过放保护恢复电压12.3V±0.1V

过压切断16.5V

过压恢复15.0V

LM358的参数：

LM358是档次非常高的双运算放大电路，稳定性极高，价格便宜,此芯片由二个独立的高增益运算放大器构成，该电路可在3v到32v的电源电压范围内单电源工作，也可在双电源条件下独立工作，并具有内部频率补偿，该电路在家用电器上和工业自动化及光电机一体化等领域中有非常广泛的应用。

LM358里面包括有两个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和

其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。

图4.3 LM358引脚图及封装

LM358的特点：

. 内部频率补偿

. 低输入偏流

. 低输入失调电压和失调电流

. 共模输入电压范围宽，包括接地

. 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

. 直流电压增益高(约100dB)

. 单位增益频带宽(约1MHz)

. 电源电压范围宽：单电源(3—30V)

. 双电源(±1.5 一±15V)

. 低功耗电流，适合于电池供电

. 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)

LM317的参数：

LM317 的输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。

LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。

LM317 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节

高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM317 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。

图4.4 LM317引脚图

图4.5 LM317标准应用图

当稳压器离电源滤波器有一定距离时C1是必需的，C2对稳定性而言是不必要的，但可以改进V 输出的瞬态响应。V 输出=1.25V（1+R2/R1）。所以调节R2的大小便可以改变输出电压的大小。

LM317特性简介：

.可调整输出电压低到 1.2V。

.保证 1.5A 输出电流。

.典型线性调整率 0.01%。

.典型负载调整率 0.1%。

.80dB 纹波抑制比。

.输出短路保护。

.过流、过热保护。

.调整管安全工作区保护。

.标准三端晶体管封装。

.电压范围 LM117/LM317 1.25V 至 37V 连续可调。

4.4 光控电路

图4.3 光控电路

光控电路属于路灯系统，路灯开光K1导通时，光控电路启动。设定合理的R1、R3、R4的电阻值。

白天时，光敏电阻R2电阻小，通过电阻R1、R2和R3、R4分压，使得LM358的正向端电压低于反向端电压，所以LM358输出端电压为0。这样，继电器无电流通过，继电器开光断开。故恒流驱动电路不导通，这样LED灯不亮。

夜晚时，光敏电阻R2电阻大，通过电阻R1、R2和R3、R4分压，使得LM358的正向端电压高于反向端电压，所以LM358输出端电压为10.0V。通过稳压芯片LM317，使得继电器两端的电压为3.5V。这样，继电器有电流通过，继电器开关导通。故VCC +12V加到了恒流驱动电路上，这样恒流驱动LED灯，LED灯亮。

4.5 恒流驱动电路

图4.4 恒流驱动电路

如图4.4，LM317芯片内部2脚与3脚之间有一个恒压1.25V。设定高精度电阻R7的电阻值便可以得到所需要的恒定的电流值。这样就可以恒流驱动LED灯。

参考文献：

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[11] TERESKO，JOHN．Led redefine lighting[J]．Industry Week，2003，252(6)：16．附录：

太阳能LED照明系统的设计(最终方案)

I 目录 中文摘要 ABSTRACT 第一章引言 1.1选题的背景和意义 (1) 1.2国内外光伏发电发展现状...................... 1.2.1世界光伏产业的新进展及应用特点.............. 1.2.2我国光伏产业发展现状........................ 1.3光伏电源具有以下优势...................... 1.4新一代照明光源-白光LED...................... 1.5论文的研究目的和意义...................... 第二章太阳能LED照明系统的总体设计................... 2.1太阳能LED照明系统的基本结构................... 2.2控制器的整体结构 第三章太阳能电池板 3.1太阳能的工作原理和特性 3.1.1太阳能电池的基本原理 3.1.2太阳能电池的特性曲线 3.2太阳能电池的最大功率跟踪 3.2.1最大功率点跟踪原理 3.3本系统采用的MPPT控制方式 3.3.1功率比较法 3.3.1.1功率比较法原理 3.3.1.2功率比较法的算法设计 3.4本章小结 第四章主体电路的设计 4.1整体电路设计 4.1.1电源电路设计 4.1.2 LED驱动电路 4.2单片机的算法实现 4.3 DC/DC变换器式 (25) 4.3本系统采用的MPPT控制方式 (29) 4.3.1功率比较法 (29) 4.3.2最大功率的模糊控制 (32) 4.4本章小结 (33) 第五章太阳能LED照明系统光源优化的研究 (34) 5.1超高亮白光LED的原理和特性 (34) 5.1.1发光原理 (34) 5.1.2工作特性 (34)

基于PLC的校园照明智能控制系统设计毕业设计论文

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

太阳能路灯设计说明

二、设计范围 1、路灯位置布置。 2、风光路灯互补配置。 3、路灯防雷设计。 4、路灯抗风设计 三、风光互补路灯的配置方案及控制系统 1、路面形式：本次道路照明设计全长约XXXXm，路宽XXXXm，两侧绿化带各宽2.5m，2侧人行道各宽3m，车行道宽15m。 2、自然条件：本地区平均年日照时间2.84h，经纬度北纬26.35，东京106.42 3、照明方式：根据贵阳的自然条件及村镇道路对照明上的需求选择太阳能型路灯，光源选LED，照明系统每天工作8.5小时。 4、布置方式：本次设计路双侧对称布置于绿化带内，距道路中心线8m，灯杆间距25m，特殊路段可作适当调整，灯杆10m，灯高8m，悬挑1.5m～2m。 5、灯具：灯具结构均为一体化LED光源，压铸铝壳及钢化玻璃透光罩，灯罩防护等级IP≤65，维护系数0.6。 6、灯杆：采用优质Q235经模压成型，灯杆表面热镀锌处理后表面聚酯粉体涂装（白色），灯杆壁厚≥4mm。 7、太阳能电池组件：单晶硅电池组件360W(60X6),铅酸蓄电池100AHx2（24V）、路灯输出电压24V，太阳能电池板为6块串并联，顶3块，下3块。 8、安装角度：太阳能电池板与地平线最佳倾斜角+8度，正南偏西5度，厂家需根据现场条件复合确定。 9、光源LED功率消耗：120x1W系统功耗约140W，光通量约为10800lm。 10、风光互补系统控制器：具有过充、过放、电子短路、过载保护、防反接保护、雷电保护、短路保护、显示电池容量、智能化温度补偿，负载开机恢复设置、光控输出设置功能。 四、抗风设计 1、太阳能组件：厂家应保证能受当地的风速而不致于损坏，电池组件支架与灯杆的连接，应使用灯杆螺栓固定连接。 2、灯杆和基础：路灯灯杆和基础的抗风设计与电池板的高度、面积、倾角及灯杆结构、当地最大风速有关。由灯杆厂家进行计算和设计，保证最大风速时太阳能路灯的稳定性。 五、防雷设计 1、安全电压：本次设计太阳能路灯为DC24V,属安全电压，不做电气保护接地。 2、防雷接地：（1）不可用路灯、太阳能电池板作为接闪器；（2）用金属灯柱兼作接闪器和引下线；（3）路灯基础钢筋笼在-0.50m以下其钢筋表面积大于0.37m时，可作为防雷接地体。否则应增加人工接地极，接地电阻≤10Ω，必要时将接地体连接；接地同一般路灯。（4）在路灯控制器内设置TVS（瞬时电压抑制）防雷保护。 六、其它 1、说明中与图纸如有不符之处，应以有关施工图为准。 2、所有电气设备应选用国家现行的技术的先进产品，不得采用国家明令淘汰的产品。 3、施工图中所附的路灯立面图仅为参考，具体样式可由建设单位确定，本次

太阳能光伏照明控制系统的硬件电路项目设计方案

太阳能光伏照明控制系统的硬件电路项 目设计方案 1.1概述 传统的化石能源资源日益枯竭，严重的环境污染制约了世界经济的可持续发展。能 源的需求有增无减，能源资源已成为重要的战略物资，化石能源储量的有限性是发展可 再生能源的主要因素之一。根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能 源储量以及开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有 41年，其年占世界能源总消 耗量的40.5%,国内剩余可开采年限为15年；天然气剩余可采年限61.9年，其年占世 界能源总消耗量的24.1%，国内剩余可开采年限30年；煤炭剩余可采年限230年，其 年占世界能源总消耗量的25.2%，国内剩余可开采年限81年；铀剩余可采年限71年, 其年占世界能源总消耗量的 7.6%，国内剩余可开采年限为50年。 太阳能利用和光伏发电是最有发展前景的可再生能源，因此，世界各国都把太阳能 光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向，制定了相应的导向政策。在光伏发 电的历史上，最早规模化推广的是日本，而后是德国，再发展到现在大力推广的包括美 国、西班牙、意大利、挪威、澳大利亚、韩国、印度等超过 40个国家与地区，如日本 “新阳光计划”、欧盟“可再生能源白皮书”，以及美国国家光伏发展计划、百万太阳能 屋顶计划、光伏先锋计划等的相继推出，成为近年来推动太阳能光伏发电产业的主要动 力。根据欧盟的预测：到2030年太阳能发电将占总能耗10%以上，到2050年太阳能发 电将占总能耗20% 1.2光伏照明系统的结构 光伏照明系统主要由五大部分组成，即太阳能电池、蓄电池、控制器、照明电路、 负载，如下图1-1所示。 在系统中，控制器是整个系统的核心。它控制蓄电池的充电及蓄电池对负载的供电, 对蓄电池性能、使用寿命有非常大的影响。目前，光伏系统主要由于控制器控制蓄电池 充电方式不合理，降低了蓄电池寿命而导致整个系统可靠性不高，因此，在控制器的设 计中采用什么样的充电 图1- 1光伏系统组成框图

毕业设计论文：家庭照明电路系统的设计

广东石油化工学院电工电子技术毕业设计题目家庭照明电路 目录

一、总体方案与原理说明. . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .3 二、客厅单元电路.. . . . . . . .. . . . . .. .. . . . . . . .. .. . . . . .. . . .. . . .. . . . 4 三、厨房电路单元. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .. . .6 四、卧室单元电路图. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . ..8 五、卫生间单元电路. . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .. . . .9 六、走廊阳台灯的自动控制系统. . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . . .. .. . . .9 七、电线的相关资料. . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . . .. . . . .. . . . .. . . . . ..10 八、工程造价.. . . . . . . .. . . . . .. .. . . . . . . .. .. . . . . .. . . .. . . .. . . . . . (12) 九、设计总结与心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. .13 十、附图：总电路及客厅单元电路图. . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. .14 十一、附图：厨房及卧室单元图. . .. . . . . .. . . . .. . . . (15) 十二、卫生间单元图. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. . . . (16) 十三、仿真电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. . . . ..16 十四、仿真电路图. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . .. . . . .. . . .. . . (17) 一、总体方案与原理说明 家向来是我们温暖的港湾，所以合理对家庭照明电路进行总体布线以及安装是很重要的，甚至于关乎着人们的生命，所以家庭照明电

太阳能路灯系统设计方案

太阳能路灯系统设计方案 1.项目概况 1.1项目背景及意义 本路灯项目设计在风情园区，安装于城区次干道支路两侧，用于道路照明，待该路灯项目投入使用后，将为新风情园区增加新的亮点，同时为打造企业绿色节能环保做出很好的宣传。结合《城市道路照明设计标准》、《道路照明LED 灯》标准CJJ45-2006，我司制定以下太阳能路灯系统照明方案。 1.2太阳能路灯系统的要求 （一）主道路宽度（W）为6米，道路总长(L)7700米(共计),城乡道路。 此三条道路坚持以功能性照明为主要原则来设计路灯，就是要在夜间给汽车通行、运输、行人、园区治安提供一定光亮的视看环境。以消除黑暗可能带来的各种危险境况。因此，应以“视功能”评价为主，其中，又以平均亮度（照度）作为侧重参考指标；同时在灯具灯杆的外形选择上，兼顾美观的要求，要从园区的景观考虑各方面来设计路灯样式。 此三条道路应选择较为简明、相对统一的模式作为布灯方式。在常规的五种布置方式中，单侧布置更为适合本项目的照明功能要求，其优点：布置造价低；对线路两侧的装灯位置地况要求不高；对线路外（不设灯面）一侧无要求；施工与维护难度较小；我公司根据现场定制亮度总均匀较好，辐射宽的路灯。 此三条道路应重视照明计算，以提高照明设计的整体水平。其灯具安装高度（H）可按接近值6.5米（H≥W），而灯间距（S）可按上限值26米（S≤4W）选取。 灯具亮度可参考“国家机动车辆交通道路照明标准值”

灯具光能量LM=2Φ*6㎡*15=3390。范围维持值：2260lm－3390lm。 兹于上述各方面与现场实际路况综合考虑，此太阳能路灯采用以下： 本路灯项目拟设计230盏，单头路灯，灯杆高度6米，灯杆距离30米，LED 路灯具36W，最大光通量3600LM，路灯具倾斜角15度。路灯用纯太阳能供电，保证全年95%的夜晚不熄灯。 （二）园区道路宽度（W）为3米，道路总长(L)5000米,景区道路。 此景区道路以灯具灯杆的外形美观,兼顾夜间景观为主要原则，以照明艺术，节约能源，光环境下的独特意境的设计思想，在技术实现无眩光，低光光污染，提高光的照明质量。 兹于上述各方面与现场实际路况综合考虑，此太阳能路灯采用以下： 本路灯项目拟设计120盏，单头路灯，灯杆高度3.5米，灯杆距离50米，LED路灯具16W，最大光通量1600LM，路灯具半弧度性。路灯用纯太阳能供电，保证全年95%的夜晚不熄灯。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 重庆市位于中国西南部、东经106.5528°、北纬29.5628° 属北半球副热带内陆地区，年平均气温为18℃。1月份气温最低，月平均气温为7℃，最低极限气温为零下3.8℃。7月至8月份气温最高，多在27℃—38℃

完整的太阳能照明系统主组成部分

完整太阳能照明系统主要构成部分 全球LED照明灯具生产制造及应用解决方案供应商-斯派克光电与您分享“完整太阳能照明系统主要构成部分” 1、太阳能电池板 太阳能电池板是在有阳光时用来产生电能的，发电功率要根据照明用电的功率和照明时间来计算。如照明灯具的功率是2瓦，要求没有阳光时连续照明时间10小时，再考虑变换电路的变换损失，太阳能电池板的发电功率必须是3瓦左右。 2、蓄电池 蓄电池的作用是把有阳光时太阳能电池发出的电存储起来，供没有阳光时使用。蓄电池的容量要根据太阳能电池板的功率和LED灯的功率以及照明时间来决定。如配合2瓦的LED灯，3瓦的太阳能电池板，没有太阳时要求连续照明时间10小时，可选用12V/2.2AH的蓄电池。 3、太阳能充电控制电路 这部分电路的功能是在阳光充足，光照时间长的时候控制充电程度，电池充满即停止充电，不使蓄电池过充损坏，以保护蓄电池，延长其使用寿命。 4、LED驱动器 这是系统的核心控制电路。它的功能有三个： ①、完成发光二极管的恒流驱动控制，使流过发光管的电流不随蓄电池的电压变化。 ②、具有光控功能，天亮时自动关灯，天黑时自动开灯。 ③、低电压保护。当电池电压下降到10.8伏时输出关闭，以免过放电损坏蓄电池。 5、LED照明灯 发光二极管在小功率时光效比较高，用好的发光二极管做半导体灯，2瓦左右就有很好的亮度，2瓦的半导体灯可以用两只1瓦的大功率发光二极管串联组成，也可以用40个小功率发光管2只串联以后再20串并联组成，用小功率发光二极管串/并联做半导体灯时每一串里要串联一个10Ω的电阻以均衡各串之间的电流。目前用小功率发光管做半导体灯成本比较低。制作半导体灯时，LED驱动器装在灯体内部。 以上是知名照明企业，照明行业的领先者，全球LED照明灯具生产制造及应用解决方案供应商-斯派克光电为您分享的“完整太阳能照明系统主要构成部分” https://www.wendangku.net/doc/f56324298.html,

太阳能台灯设计

设计：***** 二○***年**月***日

一、设计背景 跨入21世纪后，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，如何能在能源有限和环境保护的双重制约下发展经济已成为全球的热点问题。而能源问题更为突出，不仅表现在常规能源的匮乏，更严重的是化石能源的开发利用更加剧了环境的恶化。主要表现为以下几个方面： (1)能源短缺。常规能源的有限性和分布不均匀，造成了世界上大部分国家能源供应不足，不能满足其经济发展的需求。从长远来看，全球已探明石油储量只能用到2020年，天然气也只能延续到2040年左右，即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年。因此，人类迟早要面临化石燃料枯竭的危机局面。 (2)环境污染。燃烧煤、石油等化石燃料，每年有数十万吨硫等有害物质排入天空，是大气环境遭到严重污染，直接影响居民的身体健康和生活质量；甚至在局部地区形成酸雨，严重污染水土资源。 (3)温室效应。化石能源的利用不仅造成环境污染，同时会排放大量的温室气体，产生温室效应，引起全球气候变化。 随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻找新能源和再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源，太阳能作为一种大量可再生能源，每天达到地球表面的辐射能大约等于2.5亿桶石油，可以

说是取之不尽，用之不竭。LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，所以发光效率高，一般人都认为，节能灯可节能4/5是伟大的创举，但LED比节能灯还要节能1/4，这是固体光源更伟大的改革。 二、太阳能灯简介 太阳能台灯是通过太阳能电池板利用光照,吸收太阳能将其转换为电能,并贮存在蓄电池内.当需要照明时,打开开关,即可用于照明.采用超亮LED作光源,具有节能省电的特点,利用太阳能充电,无需频繁更换电池,适应了清洁、环保的发展趋势。该产品携带方便,操作简单,是现代生活中理想的照明工具 三、太阳能台灯优点 （1）点灯不花钱――太阳能供电 清洁环保超节能，采用高亮度低功耗的高科技散光LED灯作为光源。太阳能发电板或市电作为电源供应。不但移动方便，而且几乎不耗市电。经气象部门不完全统计（这个根据地方不同，也有很大的差异），一般一年晴天占总天数的65％，用户在白天出门时将电池盒取出并放置在阳台上，当傍晚回来再将电池盒插入台灯，供晚上使用。在充裕的太阳下光照一天，台灯可以连续使用3.5个小时以上，完全满足用户使用一个晚上。这样就可以靠太阳能来维持学习台灯的供电电源，且不使用国家电网的电来供电，这样就不存在用户额外支付电费。当没有阳光时，可以使用交流电供电，60颗高效散光LED灯才3.6W，却等同于传统

太阳能路灯设计

6.3.2.5照明工程 1、设计依据： （1）《城市道路设计规范》CJJ37—90； （2）《城市道路照明设计标准》CJJ45—2006； （3）《城市道路照明施工及验收规程》CJJ89-2001； （4）有关本次道路施工图设计资料。 2、设计范围 （1）兴宝路、幸福路、文化路、和谐路、双城路亮化工程。 （2）太阳能路灯的配置方案 （3）太阳能路灯的抗风设计 （4）太阳能路灯的防雷设计 3、太阳能照明配置方案及控制系统 配置方案 （1）照明方式：根据本地区自然环境，照明系统每天工作8.5小时，保证连续阴雨天数7天提供照明，两个连续阴雨天之间的设计最短天数为20天。本地区年平均日照时间：3.9h。 （2）布置方式：根据上述基本条件，本次设计路灯采用双火非对称灯型。在人行道边，距道路中心线6米处，采用对称布置。 杆间距约为30米，特殊路段路灯间距可作适当调整（已在图中标注）。双臂灯型规格：杆高12米，主灯悬挑长2.0米；副灯悬挑长1.5米，副灯安装高度约为8米，仰角均为10°。单臂灯型规格：灯源为85W光型灯，悬挑长2.0米，仰角为10°。 （3）灯具：主、副灯具结构均为一体化LED光源，压铸铝壳及钢化玻璃透光罩，灯罩防护等级IP65，维护系数0.6。 （4）灯杆：采用优质Q235钢板经模压成型，灯杆表面热镀锌处理后表面聚脂粉体涂装（白色）；灯杆壁厚≥4mm。 （5）太阳能电池组件：单晶硅电池组件360W（60W×6）铅酸蓄电池200Ah×2（24V）、路灯输入电压24V。太阳能电池板为六块串并联，顶3块、下3块。 （6）倾角：本设计根据本地区经纬范围：东经114°01'-114°06'，北纬

太阳能光伏发电系统照明系统的设计报告范文

太阳能光伏发电系统照明系统的设计 报告

太阳能光伏发电系统—照明系统的设计 摘要：本文介绍一种基于光伏发电的多电源智能管理系统——太阳能照明系统的设计。这个设计，从根本上对太阳能得到全面的了解，掌握太阳能照明的优势，并阐述了太阳能路灯与普通路灯的本质区别，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。本文还对太阳能路灯照明的太阳能电池，蓄电池，支架等各方面作了一个详细的分析，比较，再根据光伏发电的原理特性，系统采用了智能化控制器，对智能控制器编程序，使得程序能够满足太阳能LED路灯的自动蓄电，自动照明，自动熄灭等一系列工作过程，使太阳能照明更加智能化。最后，本文还举出例子，对现在正使用的太阳能路灯进行了分析，研究，明确太阳能发展的趋势及前景。 关键字：光伏发电，太阳能，节能环保，智能控制 1 绪论 1.1太阳能照明是发展的趋势 太阳的能源非常巨大，能够说太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。利用太阳能发电的经济性在很多情况下要优于常规的供电方式。太阳能照明本质上是一个光电转换系统，专业领域称为“硅晶片地面光伏组件”。其工作原理是经过硅晶片接收太阳光线后转变为电能，然后储存在蓄电池中，再由光感开关进行控制，当天黑时能够自动点亮，天

亮时又自动熄灭。太阳能灯是光电转换技术的一种应用产品，凭借其节能、环保、无需布线、自动控制、随时变换位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。随着太阳能光伏技术的发展和进步，在民用方面首先应用在照明灯具上。据了解，太阳能的优点已被越来越多的人所接受。作为太阳能应用的系列产品之一，太阳能灯具一直是各方研究和关注的焦点。在已有技术基础上，技术人员与厂商集思广益，在诸多方面取得了突破性进展，为太阳能灯最终走向千家万户打下了坚实基础。专家预测，太阳能照明在未来十年后将会普及，成为未来照明行业发展趋势。 1.2太阳能路灯与普通路灯相比较 1.大阳能路灯的造价其实不高，因其使用寿命长，比普通路灯更划算 2.偷盗难，也不划算，太阳能路灯灯杆一般都在8米高以上，偷盗电线不合算 2 设计思路 太阳能光伏发电系统的基本原理相同，因而太阳能路灯的设计思路也可依据一般的太阳能发电系统，先确定太阳电池组件的功率，然后计算蓄电池的容量。但太阳能路灯又有其特殊性，需要确保系统工作的稳定与可靠，因此在设计时需要特别注意。 太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充分就能够就地安装

太阳能光伏发电系统照明系统的设计报告

太阳能光伏发电系统—照明系统的设计 摘要：本文介绍一种基于光伏发电的多电源智能管理系统——太阳能照明系统的设计。这个设计，从根本上对太阳能得到全面的了解，掌握太阳能照明的优势，并阐述了太阳能路灯与普通路灯的本质区别，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。本文还对太阳能路灯照明的太阳能电池，蓄电池，支架等各方面作了一个详细的分析，比较，再根据光伏发电的原理特性，系统采用了智能化控制器，对智能控制器编程序，使得程序可以满足太阳能LED路灯的自动蓄电，自动照明，自动熄灭等一系列工作过程，使太阳能照明更加智能化。最后，本文还举出例子，对现在正使用的太阳能路灯进行了分析，研究，明确太阳能发展的趋势及前景。 关键字：光伏发电，太阳能，节能环保，智能控制 1 绪论 1.1太阳能照明是发展的趋势 太阳的能源非常巨大，可以说太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。利用太阳能发电的经济性在很多情况下要优于常规的供电方式。太阳能照明本质上是一个光电转换系统，专业领域称为“硅晶片地面光伏组件”。其工作原理是通过硅晶片接收太线后转变为电能，然后储存在蓄电池中，再由光感开关进行控制，当天黑时能够自动点亮，天亮时又自动熄灭。太阳能灯是光电转换技术的一种应用产品，凭借其节能、环保、无需布线、自动控制、随时变换位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。随着太阳能光伏技术的发展和进步，在民用方面首先应用在照明灯具上。据了解，太阳能的优点已被越来越多的人所接受。作为太阳能应用的系列产品之一，太阳能灯具一直是各方研究和关注的焦点。在已有技术基础上，技术人员与厂商集思广益，在诸多方面取得了突破性进展，为太阳能灯最终走向千家万户打下了坚实基础。专家预测，太阳能照明在未来十年后将会普及，成为未来照明行业发展趋势。 1.2太阳能路灯与普通路灯相比较

太阳能LED灯照明原理(精)

太阳能照明原理、组成及控制系统 核心提示：随着全球能源的日益紧张，太阳能光伏照明得到了迅速发展。在太阳能照明灯的设计中涉及多个环节，其中任何一个环节出现问题都会造成产品缺陷。为了提高照明系统发电量的利用率，克服系统缺电带来的不足，在太阳能照明系统的发展中，人们不断的对照明系统常用的... 随着全球能源的日益紧张，太阳能光伏照明得到了迅速发展。在太阳能照明灯的设计中涉及多个环节，其中任何一个环节出现问题都会造成产品缺陷。为了提高照明系统发电量的利用率，克服系统缺电带来的不足，在太阳能照明系统的发展中，人们不断的对照明系统常用的控制模式进行分析，设计各种实际可行的工作模式，同时光源技术也在不断的更新换代中，蓄电池的充电模式也在不断的研究探索中有效利用率越来越高。在太阳能各个组成部分的发展和协调中，太阳能照明系统正在不断发展完善。 一、太阳能灯的原理及组成 太阳能灯具系统为直流型独立光伏系统，其工作原理如图1所示。太阳能电池组件将太阳能转化为电能，通过控制器进行控制及保护，将电能转变为化学能储存在蓄电池中。当用电时，蓄电池再将化学能转化为电能，供直流负载使用，或者通过逆变器逆变为交流电供交流负载使用。只有当长时间无光照以致电池中的电能用完时，这个装置才停止工作。 太阳能楼道灯包括有—个安装在建筑物楼顶的太阳能电池和安装在各个楼层的照明灯，以及统一安放的蓄电池，充放电控制器。蓄电池与各楼层的照明灯通过导线连接。负载采用LED灯具，并配合声光控开关工作。白天，太阳能电池组件在一定强度的太阳光照射下产生电能，通过太阳能充放电控制器存储到蓄电池内；夜晚，蓄电池通过充放电控制器为负载提供电能。通常，太阳能系统在设计时会根据实际情况增大蓄电池的容量，队保证阴雨天的照明。 太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳，有的还要配置逆变器。 1、太阳能电池板 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送至蓄电池中存储起来。太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。 2、太阳能控制器

太阳能光伏照明系统设计毕业论文

毕业论文 论文题目：太阳能光伏照明系统设计 系部：环境与能源工程学院 专业：新能源及其应用技术 班级：13级（4）班 学生：XX 学号：20132XXXXX 指导老师： 2015年9 月24 日

太阳能光伏照明系统设计 摘要 照明作为日常生活中不可缺少的一部分，成为了世界上各国的一项重要的能源消耗，据统计，照明用电占我国总发电量的10%以上。太阳能光伏照明作为一种 新兴的绿色能源，以其无可比拟的优势得到迅速的推广应用。太阳能光伏照明即通过太阳电池为媒介将太能转换为电能，然后将电能转变成化学能储存在蓄电池中,在太线不足时由蓄 电池给灯具供电提供照明。本文阐述了太阳能照明的优势以及发展前景，从中了解到太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。本文还对太阳能光伏照明的工作原理，运行方式，分类以及对太阳能光伏照明系统的各个组成部件（太阳电池，蓄电池，控制器，逆变器）做了详细的介绍。在太阳能光伏照明应用中举例了太阳能路灯，还是涉及到太阳能路灯的安装设计因注意的事项。

关键词：太阳能，光伏，照明，发电，系统 目录一．绪论

1.1太阳能光伏照明系统的优点 1.2太阳能光伏照明系统的发展前景二．太阳能光伏照明系统的原理及分类 2.1 太阳能光伏照明系统的工作原理 2.2 太阳能光伏照明系统的运行方式 2.3 太阳能光伏照明系统的分类 2.3.1 独立光伏照明系统 2.3.2 并网光伏照明系统 三．太阳能光伏照明系统的基本构成 3.1 太阳能光伏照明系统的特点 3.2 太阳电池组件 3.2.1 太阳电池的分类 3.2.2太阳电池组件的组成 3.2.3 太阳电池的工作原理 3.3蓄电池 3.3.1 铅酸蓄电池的组成 3.3.2 铅酸蓄电池的工作原理 3.4控制器 3.4.1控制器的组成 3.4.2控制器的功能 3.5逆变器

基于PLC的校园照明智能控制系统设计

* * * 大学 本科生毕业设计（论文） 学院（系）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生： 指导教师： 完成日期2012 年5 月 ****本科生毕业设计（论文）

基于PLC的校园照明智能控制系统设计 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller 总计：27 页 表格： 2 个 插图：15 幅 *****本科毕业设计（论文）

基于PLC的校园照明智能控制系统设计 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller 学院（系）：电子与电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名： 学号：104091120032 指导教师（职称）： 评阅教师： 完成日期：

基于PLC的校园照明智能控制系统设计 电气工程及其自动化* * * ［摘要］目前，大多数校园照明系统仍然使用人工控制，其缺点是控制复杂、修理困难、容易发生误动作。针对这种情况，本设计使用西门子S7-200PLC代替传统的人工控制校园照明系统。采用了PLC智能控制，系统稳定可靠，完全满足学校的照明要求，校园照明系统主要有道路控制输出信号、景观灯输出信号、公共绿地输出信号，根据PLC 控制原理对其进行I/0分配和绘制照明系统流程图及编写校园照明智能控制系统梯形图控制程序。最后经过模拟仿真运行，能够实现当设备发生故障或出现某些不正常运行情况时，由自动控制变换人工控制，在排除故障后再次实现自动控制满足照明智能控制系统的要求。 ［关键词］照明系统；西门子S7-200；输出信号；智能控制 Intelligent Control of Campus Lighting Based on Programmable Logical Controller Electrical Engineering And Automation Specialty* * * Abstract:At present the illumination system of the majority of our campus is still using the traditional manual control system, whose disadvantages are complex control, difficult to repair, prone to malfunction. For this situation, this paper uses the Siemens S7-200 and designs the system to control the campus lighting system instead of traditional artificial control，Programmable Logical Controller intelligent control system was adopted on the new campus, the control system is reliable enough to meet the requirement of campus lighting, The system mainly includes incident the output signal of the road、the decorative lights and the green fields. Which composes the I/0 allocation tables and flowing diagram and the ladder diagram control programs of the illumination system of the campus. Through the simulation, it is able to turn to manual control from the automatic system when the facilities generate the phenomenon of the malfunction and abnormal,the automatic system turn on after people to find and orderly deal with the malfunction ,and fulfills the requirements of the system of the intelligent control. Key words:The illumination system; Siemens S7-200; the output signal; intelligent control

太阳能家用照明系统控的设计doc

太阳能家用照明系统控的设计 【目录】： ?摘要8-9 ? 1 绪论10-15 ? 1.1.1 课题研究的背景和意义 ? 1.2 太阳能光伏发电利用的现状11-13 ? 1.2.1 国外太阳能光伏发电利用状况11-12 ? 1.2.2 国内太阳能光伏发电利用状况12-13 ? 1.3 太阳能家用照明系统的发展趋势13 ? 2 太阳能家用照明系统组件分析15-31 ? 2.1 太阳能家用照明系统主控制电路15-16 ? 2.2 光伏电池16-18 ? 2.2.1 光伏电池基本知识16-17 ? 2.2.1.1 光伏电池的工作原理及特点16 ? 2.3.2 铅酸蓄电池充放电原理18-19 ? 2.4 DC/DC 控制电路20-26 ? 2.5 电路工作电源29-31 ? 3 太阳能家用照明系统控制器硬件参数设计31-37 ?太阳能家用照明系统控制器软件设计37-44 ? 5 结果与讨论44-45 ?参考文献45-47 ?附录1：太阳能家用照明系统控制器总电路原理图47-48 ?附录2：太阳能家用照明系统控制器电路PCB 图48 ?附录3：我国全年太阳能总辐射图48-49 ?致谢53 【摘要】：太阳能家用照明系统由光伏电池组件、蓄电池、控制器和照明负载等主要器件组成。光伏电池组件将接收到太阳光能转变电能储存在蓄电池之中,控制器将根据用户的需要控制蓄电池向照明负载供电或断电,因此,控制器在太阳能家用照明系统有至关重要的作用。本课题设计了一种以STC12C5410AD核心的太阳能家用照明系统控制器。SG3525电路产生10KHz的PWM信号去驱动Buck 电路,Buck电路将输入直流电变换成稳定的36V直流输出,STC12C5410AD通过数据处理实现对对蓄电池的充电管理,并产生两路方波控制逆变电路实现DC/AC逆变,将36V转换成220V交流电输出。其稳压功能是这样实现的:220V交流电通过变压、整流、滤波后作为电路的反馈电压与SG3525内部提供的给定基准电压进行比较,产生差值信号△Uk送SG3525进行处理,如果△Uk=0,说明此时输出电压满足稳压要求,不需调整Buck电路;如果△Uk0,则说明要输出电压偏高,此时,SG 3525将根据Buck电路V o = TTonVi=DVi的特点,通过反馈电压值降低PWM输出的脉冲宽度,以减少开关管的占空比D,从而降低Buck电路输出,直至与设定值相等;相反,则要增大开关管的占空比,使之稳定。 STC12C5410AD通过对蓄电池端电压进行采样值来确定蓄电池的工作状态,正常工作时绿灯亮;检测到欠压时,红灯亮,报警器工作;检测到过压时,黄灯亮,报警器工作。为防止功率管被烧坏,三路PWM信号都有相应的驱动保护电路。本控制器还设计了欠压保护功能。当ST C12C5410AD检测到电路欠压故障时,发出一个低电平信号触发光耦TLP521,使其

智能照明控制系统毕业设计

智能照明控制系统毕业设计 篇一：基于单片机的智能照明控制系统设计 本科生毕业论文(设计) 题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺学号 XX专业班级建筑电气与智能化10101班指导老师曾进辉 XX年11月 基于单片机的智能照明控制系统设计 摘要 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地

描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。 工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。 关键词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制 The Control System for Intelligent Lighting Based on Single–chip Microcomputer Author: Li Guozhong Tutor: Sun Man Abstract With the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and

LED光伏太阳能照明系统设计__毕业设计

辽宁工业大学 毕业设计(论文) 题目： LED光伏太阳能照明系统设计 院（系）：电气工程学院 专业班级：电气091 学号： 学生姓名： 指导教师： 2013年 6月18日

摘要 本文设计了一种具有时控和光控相结合的太阳能路灯控制器，利用单片机STC89C51和时钟芯片DS1302控制路灯照明时间，利用低功耗的数据存储器24C02存储路灯点亮和熄灭时间，利用光敏电阻实现光电控制。傍晚光线暗时控制器自动接通路灯电源，深夜行人少时根据设置的时间熄灭路灯，早上再自动接通电源点亮路灯、天亮后自动关断。文中详细分析了控制器的电路组成和工作原理，简述了控制器的调试过程。 太阳能路灯系统的控制器是整个路灯系统中充当管理者的关键部件，它的最大功能是对蓄电池进行全面的管理，防过充电控制，防过放电控制。过充控制，就是在蓄电池处于过充状态时断开充电电路，过放控制电路就是在蓄电池处于过放状态时断开放电电路。过充、过放控制都是为了保护蓄电池，延长蓄电池的使用寿命。 太阳能路灯由太阳能电池、蓄电池、高亮度LED, 控制器等部件组成，减少噪声污染：太阳能路灯运动部件很少，基本没有噪声。 关键词：太阳能电池；LED；铅酸蓄电池；时控、光控电路；充放电控制器

Abstract This paper designed a solar street lamp controller with time control and light control combination, controling street lamp lighting time by using STC89C51 MCU and clock chip DS1302 ,using low power data storage to storage the time of lighting lamps and extinguished lamps,achieving photoelectric control by Photoresistor .In the evening when the light is dim street lamp controller automatically switch on the power, when the late night pedestrian less according to set time extinguished lamp, morning auto power on light, dawn after the automatic shutdown. The circuit and operational principle is detailed analysed in the paper and resume the debugging process of the controller. Controller of solar street lighting system is a key component of the street lamp management system , it's biggest function is to manage the storage battery, prevent charging control, prevent excessive discharge control. Charge control, is in the battery is charging state is disconnected from the charging circuit, a control circuit is to disconnect discharging circuit when the storage battery is in the overdischarge state , prolong the service life of the battery. Solar street lamp is composed of a solar battery, battery, high brightness LED, and other components, reducing noise pollution: solar street lamp has few moving parts, no noise. Key words: solar battery; LED; lead-acid batteries; when the control; light control circuit; charge-discharge controller