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1、课程设计说明书设计题目广州1太阳能ED路灯系统设计 学 院* 专业班级 * 学生姓名 * 学 号 2012 完成日期 215年6月19日 / 广州100太阳能D路灯系统设计摘要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可谓无处不在，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重视。同时，也随着太阳能光伏技术的发展和进步，太阳能灯具产品在环保节能的双重优势,太阳能路灯、庭院灯、草坪灯等方面的应用已经逐渐形成规模,太阳能发电在路灯照明领域发展已经日趋完善。太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源,太阳能作为一种巨量可再生能源,每天达到地球表面的辐射能
2、大约等于。5亿万桶石油,可以说是取之不尽、用之不竭.研究方法是设计步骤中的核心问题,最终采用了限流控制器,该控制器为结合铅酸蓄电池充放电特性和太阳电池伏安特性，专为负载LD灯具设计一款充放电控制器.此外充电电路太阳能路灯系统是利用太阳能电池的光伏效应将太阳光能直接转换为电能，选择一个合适的蓄电池的充电管理模式,并要求对电压的实时监测。以及配合控制器的指令控制最终能够有效的完成白天利用太阳能电池板对蓄电池的充电，晚上蓄电池释放能量点亮LED灯.太阳能LD灯照明技术正在为照明史上继白炽灯、荧光灯之后又一场照明光源的革命。关键词：LED、光伏技术、太阳能路灯、电池板目录广州10W太阳能D路灯系统设计
3、摘要1前 言2第一章 广州市的基本日照情况.1广州市的日照情况3第二章 D路灯系统设备的选型42.1系统总体框图2。2工作原理424蓄电池的选择对比5。太阳能控制器26 LED灯的选择67 LED灯灯杆的选择7第三章LE路灯的设计83。 太阳电池方阵倾角和方位角的设计83。2 L路灯系统中蓄电池数量的设计93。3LED路灯系统中太阳电池组件的设计93。3.1太阳电池方阵的输出电流的计算93。32太阳电池方阵最佳电流的确定13。3.3太阳电池方阵输出电压的计算3.3太阳电池方阵的功率的计算11第四章 太阳能路灯的安装示意图参考文献12课程设计心得体会1前言由于地球资源的日益疲乏，基础资源投资成本
4、日益攀高,各种安全和污染隐患可谓无处不在,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的宝贵资源，我们就应该好好的利用他,让他为人类造福，然而太阳能路灯的问世，也解决了很多现实问题，如市政建设中路灯安装复杂，照明电费昂贵，以及存在诸多安全隐患，而太阳能路灯从根本上解决这些问题，况且现在技术也相当成熟,太阳能路灯节能、 无消耗、绿色环保,所以将来的太阳能路灯一定可以在节能、环保这方面占有重要的一席地位，它也将主导将来的照明行业.太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的，是人类能够自由利用的能源。在世界能源短缺、环境污染日益严重的今天,充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。与传统的照明工具相比，超
5、高亮白光LED照明源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣条件，在功耗、寿命以及环保等方面有不可比拟的优越性,再加上太阳能灯具的节能性和安装简便,所以凡有工频交流电灯具的地方，E灯具的触角就会到达。2世纪将是以固体发光材料为核心的,即以LD为代表的新型光源、绿色照明的世纪。今后。随着各国政府的高度重视和加大投入，LED必将成为本世纪极具竞争力的新型绿色环保光源而掀起一次照明领域新的革命。第一章 广州市的基本日照情况.1广州市的日照情况广州市是广东省省会，地处珠江三角洲北缘,素有中国的南大门之称，全市有10区和2个县级市,地理位置在东经1257至11435、北纬223至404之间，所辖面积743
6、4.4平方公里，北回归线横过广州从化。广州市区地势平坦，除东北部有较高的白云山（主峰海拔82米)外，市中心区主要建于台地和平原上.广州地处亚热带沿海，北回归线从中南部穿过，属海洋性亚热带季风气候，以温暖多雨、光热充足、夏季长、霜期短为特征。全年平均气温22为摄氏度,是中国年平均温差最小的大城市之一.一年中最热的月份是7月，月平均气温达28.7。最冷月为1月份,月平均气温为16。平均相对湿度77，市区年降雨量约为12毫米.全年中，4至6月为雨季,7至9月天气炎热，多台风，1月、11月、和3月气温适中，2至月为阴凉的冬季。全年水热同期，雨量充沛,利于植物生长，为四季常绿、花团锦簇的“花城”.平均年
7、日照数为2003000 小时，年辐射量为93-162kWh/ 年日辐射量27k/ ，维度为23。13平均日照3。52h 最佳倾角为6。3，太阳能资源比较丰富,开发利用前景较为广阔。 第二章 LED路灯系统设备的选型2。1系统总体框图太阳能LD路灯在白天通过太阳能电池组件采集太阳光的能量，并将其转化为电能存储起来,即向蓄电池充电，在晚上光线较暗时由蓄电池经路灯控制处理器控制,点亮LD灯用于路灯照明. 根据各部分电路的功能不同，整体电路可以分为以下几个部分,太阳能电池板组件、过充过放电控制电路、TC12C051单片机、蓄电池、时控光控电路、照明负载和时间显示电路.系统总体方框图如图1所示。由太阳能
8、电池板通过75稳压电路为单片机供电,并通过为蓄电池充电,当蓄电池电压较低时其容量损耗得很快，使用寿命也会缩减,为延长蓄电池的寿命，要防止蓄电池出现过充或过放,因此本电路加的有过充过放控制电路。太阳能电池板充放电控制器蓄 电 池路灯控制处理器LED路灯负载图1总电路方框图 2。工作原理太阳能路灯是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池组件，白天接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至5l左右、太阳能电池板开路电压4V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电.蓄电池放电12小时后,充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是
9、控制路灯打开和关闭，同时保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。 23太阳电池板的选择太阳能电池板的选择 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转换为电能,或送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种. 在太阳光充足日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好，因为非晶硅
10、太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。 综上对比可知，因广州属于阳光充足地带，故应采用非单晶硅太阳能电池。24蓄电池的选择对比 铅酸蓄电池有多种充电形式,主要为:恒流充电、恒压充电和3阶段最优形式充电.一般来讲,这种蓄电池充电时，应在外接一直流电源（充电极或整流器）,使正、负极板在放电后生成的物质恢复成原来的活性物质，并把外界的电能转变为化学能储存起来。其过充时间与充电速率有关实际工作中,可以根据电解液比重的变化来判断铅酸蓄电池的充电程度。 蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。
11、蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。 综上对比，以及客观条件的要求可得，铅酸蓄电池为最佳的选择。2.5太阳能控制器太阳能控制器采用高速CU微处理器和高精度AD模数转换器,是一个微机数据采集和监测控制系统。既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态，随时获得PV站的工作信息,又可详细积累PV站的历史数据，为评估V系统设计的合理性及检验系统部件质量的可靠性提供了准确而充分的依据.此外，太阳能控制器还具有串行通信数据传输功能,可将多个光伏系统子站进行集中管理和远距离控制。 太阳能控制器通常有个标称电压等级：12V、24V、48V、11V、22、60V LED由于自身的特性，必须要通过技术手段对其进
12、行恒流或限流,否则无法正常使用.常见的LED灯都是通过另加一个驱动电源来实现对LD灯的恒流，但是这个驱动却占到整个灯总功率的102%左右,比如一个理论值4的LE灯，加上驱动后实际功率可能在50左右.在计算电池板功率和蓄电池容量的时候，必须多加1%20来满足驱动所造成的功耗。除此以外，多加了驱动就多了一个产生故障的环节。工业版控制器通过软件进行无功耗恒流,稳定性高，降低了整体功耗。 普通的控制器一般只能设置开灯后4小时或者8小时等若干个小时关闭，已经无法满足众多客户的需求。工业版控制器可以分成3个时段,每个时段的时间可任意设置，根据使用环境的不同，每个时段可以设置成关闭状态。比如有些厂区或者风景
13、区夜间无人,可以把第二个时段（深夜）关闭,或者第二、第三个时段都关闭,降低使用成本。在太阳能应用的灯具当中,LED灯是最适合通过脉宽调节来实现输出不同的功率。限制脉宽或者限制电流的同时,对LE灯整个输出的占空比进行调节，例如单颗W的LD 串5并合计5W的E灯,在夜间放电，可以将深夜和凌晨的时段分别进行功率调节，如深夜调节成15W、凌晨调节成2W,并锁定电流，这样即可以满足整夜的照明，又节约了电池板、蓄电池的配置成本.经长期试验证明,脉宽调节方式的LE灯,整灯产生的热量要小的多，能够延长ED的使用寿命. 有些灯厂在为了达到夜间省电的目的，把LE灯的内部做成路电源,夜间关闭一路电源来实现输出功率的
14、减半，但实践证明,此种方法只会导致一半的光源首先光衰，亮度不一致或者一路光源提早损坏。线损补偿功能目前常规的控制器很难做到，因为需要软件设置,根据不同的线径与线长给予自动补偿。线损补偿在低压系统中其实是很重要的，因为电压较低,线损相对比较大，如果没有相应的线损电压补偿，输出端的电压可能会低于输入端很多，这样就会造成蓄电池提前欠压保护,蓄电池容量的实际应用率被打了折扣.值得注意的是,我们在使用低压系统时,为了降低线损压降，尽量不要使用太细的线缆，线缆也不要过长。 散热很多控制器为了降低成本,没有考虑散热问题，这样负载电流较大或者充电电流较大时,热量增加，控制器的场管内阻被增大,导致充电效率大幅下降，场管过热后使用寿命也大大降低甚至被烧毁,尤其夏季的室外环境温度就很高,所以良好的散热装置应该是控制器必不可少的。26 LE灯的选择太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标,一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。根据实际情况和要求这次方案采用30LED路灯头,可比原低压钠灯节能0%，其基本参数如下:表1 路灯头基本参数品牌型号T3LEDL额电功率10W额定电压C1V相关色温0K00KE发光效率7510环境温度56相对湿度080防尘防水
