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1、-本科毕业设计论文太阳能供电LED路灯智能控制器研究*燕 山 大 学年 月 本科毕业设计论文太阳能供电LED路灯智能控制器研究学院系：里仁学院电气工程系专业： 应用电子学生*：*学 号：*指导教师：*辩论日期：燕山大学毕业设计(论文)任务书学院：里仁学院 系级教学单位： 电气工程系 学号*学生*专 业班 级应电08题目题目名称太阳能供电LED路灯智能控制器研究题目性质1.理工类：工程设计 ；工程技术实验研究型 ；理论研究型 ；计算机软件型 ；综合型 。2.文管类 ；3.外语类 ；4.艺术类 。题目类型1.毕业设计 2.论文 题目来源科研课题 生产实际 自选题目 主要内容1、 学习掌握 太阳能发
2、电、LED控制器工作原理2、 设计太阳能供电LED路灯智能控制系统3、 认真进展仿真实验工作4、 研究撰写毕业论文，绘制相关工程图纸基本要求1、 每周定期汇报工作进展2、 定期进展学术探讨和交流3、 认真查阅资料和参考书籍4、 按照毕业论文标准认真撰写毕业论文参考资料IEEE期刊、中文学术期刊电力电子技术太阳能发电LED照明周次14周58周912周1316周1718周应完成的内容查阅资料了解行情针对设计确定方案分析原理明确特征仿真试验系统总结形成论文准备辩论指导教师：*职称：副教授 2021年1月8日系级教学单位审批： 年 月 日. z.-摘要近年来，随着能源短缺、环境污染影响的加剧，太阳能作
3、为可再生能源具有清洁性、平安性、资源充足性等优点，日益受到广泛关注。而LED太阳能光伏照明，是太阳能光伏发电一个重要的应用领域。本文主要研究光伏发电路灯系统管理控制器的设计问题，首先介绍了太阳能电池、铅酸蓄电池和LED灯的根本工作原理及特性，研究了太阳能电池的最大功率点跟踪MPPT问题和蓄电池优化充放电策略问题。根据光伏发电系统的工作方式，设计了包括充放电管理与保护和LED 的驱动控制。还根据太阳能电池的理论模型和数学模型应用MATLAB/SIMULINK 工具对太阳能电池进展建模和仿真，并对输出特性进展了仿真研究。关键词充电；最大功率点跟踪MPPT；LED；控制器. z.-AbstractI
4、n recent years, with intensify of energy shortage and environmental pollution,due tosolar energy clean,security and resource adequacy and so on,it is increasingly being the public concern.And the LED solar illumination, is an importantapplication domain for solar photovoltaic power generation.This p
5、aper studies photovoltaic power generation system management controller design problems.the basic work principles of solar cells、LED and leadacid batteries have been introduced firstly,the issues of the most power point tracking(MPPT)of the solar cells and charginganddischarging strategy optimizing
6、of leadacid batteries has been researched.Depending on how the workofphotovoltaicpower generationsystem,managementandprotection of the charge and dischargeandleddrivercontrol has been designed.according to the theoretical model and mathematical model, the solar cell is modeled and simulated by MATLA
7、B/SIMULINK tool, and have a simulationstudyonoutputcharacteristic.KeywordsCharge；ma*imumpowerpointtracking(MPPT)；led；controller. z.-目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 关于本课题的背景及研究意义11.2 国内外技术现状21.2.1 光伏发电技术现状21.2.2 太阳能路灯控制器技术现状31.3 论文主要研究内容3第2章太阳能路灯系统的根本构成和特性42.1 太阳能路灯系统典型构造42.2 太阳能电池42.2.1 太阳能电池根本工作原理52.2.2 太
8、阳能电池的分类及比较52.2.3 太阳能电池的数学模型72.2.4 太阳能电池的根本特性92.3 蓄电池102.3.1 光伏发电对蓄电池的根本要求112.3.2 蓄电池种类122.3.3 铅酸蓄电池工作原理122.3.4 在太阳能光伏系统中铅酸蓄电池寿命影响因素分析132.3.5 太阳能光伏系统中的蓄电池应用特点162.4 白光LED灯162.4.1 LED灯的简介162.4.2 白光LED灯发光原理172.4.3 白光LED灯的控制方式182.4.4 白光LED灯的驱动方式192.5 太阳能路灯控制器212.6 本章小结22第3章蓄电池充电方式分析233.1 常用充电方法比较233.1.1
9、恒电流充电法233.1.2 恒电压充电法233.1.3 阶段充电法243.1.4 智能充电法243.1.5 PWM充电法243.2 最大功率点跟踪原理253.3 最大功率点跟踪方法比较263.3.1 恒电压法263.3.2 扰动观察法273.3.3 电导增量法283.3.4 其他跟踪方法283.4 最大功率点跟踪算法仿真293.5 本章小结30第4章系统的参数及总体设计314.1 系统相关参数计算314.1.1 LED灯的参数计算314.1.2 蓄电池的参数计算314.1.3 光伏电池的参数计算314.2 系统总体要求324.3 硬件设计方案324.4 本章小结33第5章系统的硬件设计345.
10、1 充电电路345.2 放电电路365.3 信号采集电路385.4 保护电路385.5 本章小结39第6章控制器的软件开发406.1 系统软件设计概述406.1.1 总体设计406.1.2 总体软件流程406.2 系统软件具体设计406.2.1 充电控制程序406.2.2 放电控制程序41结论44参考文献45致谢47附录148附录253附录357附录464. z.-第1章绪论1.1 关于本课题的背景及研究意义能源是当今世界存在和保持开展的核心动力，随着社会生产的扩大、科技的开展、人口的增长等，对能源的需求也在不断增长，当今世界已经面临着能源需求量成倍增长的挑战，全球范围内的能源危机也日益突出。
11、现在的能源构造中，人类所利用的煤、石油和天然气等化石能源，由于近百年来根本趋于稳定增长态势的消耗，总有一天将到达极限而面临枯竭。根据目前已探明的储量与年开采量计算，它们尚可开采的年限分别是：石油40年、天然气50年、煤炭240年1。不仅如此，化石能源的大量使用还造成了全球的环境恶化。气候异常，臭氧层空洞扩大，酸雨频发，等恶果。由化石能源的消耗所产生的大量二氧化碳是导致地球温室效应的最主要原因，目前全世界每天产生的温室效应气体以亿吨计，如果不加以控制，气温持续走高，两极冰山融化，海平面上升，连人类生活的空间都将面临极大威胁。因此，开发利用可再生的绿色能源以逐步减少和替代化石能源，保护好人类赖以生
12、存的地球环境与生态，已经成为一个引起世界各国普遍关注的热点问题，对各种可再生绿色能源发电技术的研究正在迅速开展。在目前所研究的替代能源中，太阳能以其取之不尽、用之不竭且无任何污染的独特优势，成为国际上公认的理想替代能源2。目前太阳能发电有两种方法3：一种是将太阳能转换为热能，然后按常规方式发电，称为太阳能热发电；另一种是通过光电器件利用光生伏打原理将太阳能直接转换为电能，称为太阳能光伏发电。太阳能光伏发电技术成为目前各国都在研究的重大课题。太阳能光伏发电是一种不需燃料、无污染获取电能的高新技术，具有许多优点，如:平安可靠、无噪声，能量随处可得，不受地域限制，无机械转动部件，故障率低，维护简便，
13、可以无人值守，建站周期短，规模大小随意，无需架设输电线路，可以方便地与建筑物相结合等，因此，在太阳能的有效利用中，光伏发电是近些年来太阳能众多利用方式中开展最快、最具活力的研究领域4。在光伏太阳能应用领域，太阳能照明占有重要的地位和份额，而LED太阳能路灯是一个具体而有价值的应用。有资料显示，每年用于照明的电力在3000亿度以上，假设采用LED照明，每年就可以节约1/3的照明用电，根本上相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。由于太阳能电池板输出的是直流电能，而LED也是直流驱动光源，两者的结合更能提高整个系统的效率，降低市政本钱，所以LED太阳能路灯越来越受到人们的重视5。1
14、.2 国内外技术现状1.2.1 光伏发电技术现状光伏电池是太阳能光伏发电系统中根本核心部件，它的大规模应用需要解决两大难题：一是提高光电转换效率；二是降低生产本钱。以硅片为根底的第一代光伏电池，其技术虽已经开展成熟，但本钱一直高居不下。基于薄膜技术的第二代光伏电池中，很薄的光电材料被铺在非硅材料的衬底上，大大减少了半导体材料的消耗，且易于批量自动化生产，从而大大降低光伏电池的本钱。国际上已经开发出电池效率在15以上、组件效率10以上和系统效率8以上、使用寿命超过15年的薄膜电池工业化生产技术。继晶体硅和薄膜电池之后，一些新概念、新构造的电池，通过减少非光能耗，增加光子有效利用以及减少光伏电池内阻，使得光伏转换效率的上限有望获得新的提升。目前许多研究人员把目光投向了以先进薄膜制造技术为根底的，理论极限光电转换效率最高可达93的第三代太阳能电池，主要有量子点、多层多
