一种小型太阳能LED家庭照明系统

一种小型太阳能L E D家庭照明系统

李瑞锋　李建朝

(河南科技大学机电学院,河南洛阳　471003)

摘　要

本文从光源选择、控制电路、太阳能电池组件倾角确定、太阳能电池组件和蓄电池容量确定等几个方面对太阳能家庭照明系统进行了设计,做到既能保证系统的稳定可靠运行,又能尽量减少系统规模和降低成本。实验结果表明采用LE D光源、恒流驱动、直接耦合方式的充放电控制器是太阳能家庭照明系统很好的选择。

关键词　LE D　家庭照明　太阳能电池

The Design of a Solar LE D H ome Lighting System

Li Ruifeng　Li Jianchao

(School of Mechatronics Engineering,Henan University of Science and T echnology,

Henan Luoyang　471003)

Abstract:The systems were designed from four aspects:light s ource,charging controller circuit,tilt angle of photov oltaic m odule,sizing of photov oltaic m odule and storage battery.This method can not only assure the system’s stabilization and trustiness,but als o decrease system’s size and cost.As a result,the LE D light s ource,constant drive current and direct2coupling charging controller are very g ood choices for s olar home lighting systems.

K ey w ords:LE D;home lighting;s olar battery

引言

从20世纪70年代石油危机开始,发达国家就广泛开展可再生能源技术的研究。太阳能是其中发展较快的一种可再生能源。在国际市场上,2004年太阳能电池的价格大约为3美元ΠWP,发电成本为25美分ΠkW?h[1],与经济盈利极限值10美分ΠkW?h[1]已经比较接近。转换效率更高,成本更低的太阳能电池正在实验室研制阶段,砷化镓太阳能电池在实验室中的转换效率已经达到35%～36%[1]。太阳能电池大规模商业应用的时代即将到来。

2005年,我国通过了《可再生能源法》,从法律上确定了太阳能等可再生能源开发利用的地位,支持鼓励可再生能源开发利用的政策法规也相继出台和颁布,为太阳能等可再生能源的发展提供了良好的发展机遇[1]。

随着我国城市化进程的不断加快,城市居民用房中的“小高层”逐渐成为城市发展的方向和人们住房的首选。“小高层”充足的日照条件在给人们生活提供便利的同时,也为家用小型太阳能照明系统提供了发展机遇。家用小型太阳能照明系统一次性投资后无需日后电费开支,可以作为家庭照明的辅助光源。这一方面可给家庭节约开支,同时也可为环境保护做出一定的贡献。

太阳能家庭照明系统通常由光源、控制器、太阳能电池组件、蓄电池等几部分组成。本文围绕:①光

14　

中国照明电器

CHI NA LIG HT&LIG HTI NG

2008年第10期

源选择;②控制电路;③太阳能电池板倾角选择;④太阳电池组件和蓄电池容量确定等几个方面展开论述。1　光源选择

目前太阳电池组件的成本还比较高,同时家庭可

以安装的太阳能电池板的面积也很有限,为了使系统可靠,必须使用高效光源。

近年来LE D 技术已经有了关键性的突破,其性能价格比也有较大的提高,如表1所示。与传统光源相比,LE D 光源具有光效高(接近白炽灯的两倍)、寿

命长(可达到105h [2]

)、采用直流供电等特点。为了减小不必要的能量损失,降低成本,舍弃常见的升压逆变部分,使LE D 直接与太阳能电池的蓄电池相连。

表1　常用光源技术性能

种类光效

(lm ?W -1)

色温

(K )平均寿命

(h )供电白炽灯

152800

1000交流荧光灯

70全系列

10000

交流LE D

25

6400

100000

直流

111　驱动方案设计

LE D 是一种半导体产品,需用低压直流来驱动。

驱动一般采用两种方式:恒压驱动方式或恒流驱动方式。恒压驱动方式相对简单,以前LE D 光源多采用

恒压方式。图1是LE

D 的电压和电流关系图[3]

,电压和电流近似成指数关系。

图1　LE D 的电压和电流关系图

图2是LE D 的电流和它的相对光通量的关系,

电流和光通量近似成正比关系[3]

。

可以推出,LE D 的电压和它的相对光通量也近似

成指数关系[3]

。如果采用恒压驱动方式,驱动电压轻微的扰动都会造成相对光通量大幅度的改变;而采用恒流方式驱动的LE D 受驱动电流的扰动影响要小得

图2　LE D 的电流和相对光通量关系图

(T J =25℃)

多。因此选择恒流驱动方式。能提供大功率LE D 恒

流驱动的芯片很多,台湾M ACROBLOCK 公司生产的LE D 驱动芯片M BI1802驱动能力强、效率高,并提供过热保护功能。因此,选择此芯片作为本方案中LE D 的驱动芯片,驱动电路原理图如图3所示。

图3　驱动电路原理图

112　散热设计

LE D 发光芯片受温度影响大,图4显示了LE D

发光芯片的结点温度和LE D 的出光量间的关系,两者成反比[4]

。LE D 发光产生的热量主要由安装在LE D 上的散热片传导出去,LE D 结点温度和散热片的

温度是线性关系。图5显示了LE D 点亮后散热片温

度和LE D 光衰程度的关系[3]

,可以看出,散热片温度越高,LE D 光衰越大。因此,散热设计对LE D 光源的性能起着至关重要的作用,良好的散热设计可以大幅度地延长LE D 的使用寿命。

带散热板的LE D 如图6所示。这种结构有良好的散热性能。

根据相关文献的计算,散热片的裸露表面积至少

李瑞锋等:一种小型太阳能LE D 家庭照明系统15　

图4　相对光输出与结点温度

图5　恒流350mA 、

散热片温度不同时LE D 的相对光输出

图6　带散热板的LE D

要达到125cm 2才可以满足LE D 光源的散热要求[3]

。

安装时,采用8cm 的行间距安装LE D ,就可以满足散热要求。2　控制电路

太阳能家庭LE D 照明系统是一种小型光伏系统,产生的电能很有限,应该尽可能的降低控制系统的能量消耗。世界银行的标准是小型光伏系统控制

器自耗电流要小于额定工作电流的1%,因此控制器电路的设计与低功耗器件的选择非常重要。应该避

开由微处理器构成的智能控制系统,及过于复杂的控制策略,优先选用低成本、低消耗的分离元件构成的控制系统。目前这种低功耗的控制系统已经在太阳

能路灯上得到应用[5]

。这种电路的关键功能是保护蓄电池,防止其过放电、过充电。

太阳能照明系统的电路由蓄电池、控制器、用电器及充电部分组成,电路原理图如图7所示。其中:稳压二极管DW1、电阻R1、R2组成欠电压检测电路,三极管Q1、Q2及电阻R3和继电器组成欠电压自动断电控制、执行电路,S1、S2分别为手动“关”、“开”机按钮开关,PV +是太阳能电池板充电输入正极接线端。工作原理:当需要用电时,按动按钮开关S2,此时继电器线圈吸合,同时继电器常开触点闭合接通,电路开始工作。当蓄电池电压高于1018V 时,稳压二极管DW1被击穿导通,三极管Q1、Q2正偏导通,此时继电器维持自保导通状态,即使松开按钮

S2,电路依然处于正常工作状态。当需要关闭电源时,用手按动关断按钮Sl ,此时Q1基极b 接地,Q1、Q2同步截止,继电器断开,关机断电。当蓄电池的放电电压低

于1018V 时,应停止放电,以防止过放电损坏蓄电

池。这一功能由欠电压检测电路DW1、R1、R2和执行电路Q1、Q2、R3和继电器完成。当蓄电池电压低于1018V 时,DW1反向截止,从而导致Q1、Q2截止、继电器断电,从而达到自动断电、保护蓄电池过放电的目的。

图7　控制电路原理图

16　中国照明电器2008年第10期

本系统采用直接耦合方式的充放电控制电路,根据LE D同蓄电池的匹配特性,能够做到功率自适应。在太阳辐照不足的几个月,由于蓄电池的充电通常不足,因此蓄电池放电时端电压也较低,这样负载工作电流较小、功率小,系统也能够工作更长的时间。反之在太阳辐照比较充足时,负载工作电流较大、功率大,灯也会更亮。

3　太阳能电池板倾角选择

由于系统功率的限制,太阳能电池板跟踪系统并不是最佳选择,采用太阳能电池板固定安装可以很好的解决系统的自身功耗问题。在太阳能电池板固定安装中,电池组件平面通常朝向赤道,相对地平面有一定倾角。由于太阳辐照量随季节、气候变化,倾角不同,各个方阵面接受到的太阳辐照量差别很大,而且由于蓄电池在充电时受其额定容量限制,放电时又受到放电深度限制,因此太阳能电池板设计有手动调节部分,按照地理条件来调整到最佳倾角度,使太阳辐照量尽量满足连续性、均匀性、极大值的要求,降低系统成本。

根据相关文献,综合考虑太阳高度角、日照时间、负载情况等,再用hay提出的天空散射辐射各向异性的模型推导,太阳能电池板的倾斜角按当地的纬度安装是比较合理的选择[6]。所以,可以根据当地的纬度将电池板调节到合适的位置然后固定。比如:某地的纬度为22°,那么将电池板按照22°的倾角固定,对准太阳即可达到最佳倾角。

4　太阳能电池板和蓄电池容量确定

确定太阳能电池和蓄电池容量的组合,是为了在保证LE D负载可靠性的前提下,确定最少的太阳能电池组件和蓄电池容量,以最优化设计达到可靠性和经济性的最佳结合。对于可靠性,国内外大多采用负载缺电率(LO LP)[7]来衡量。其定义为系统停电与实际所需要用电时间比值。LO LP值在0到1之间,数值越小,可靠性越高。对于可靠性要求应该有一定的限度,以往有人在光伏系统设计时,往往不论其用途如何,总是设计成要达到不停电,即要求LO LP=0,实际上交流电网对大城市供电也只能达到LO LP=10-3数量级,因此要求价格相对昂贵的光伏系统达到100%的可靠性,显然是不合理的。因而在设计太阳能家庭LE D照明系统时,在满足负载合理可靠性的同时,要有最佳的经济性。可靠性LO LP值为011,能够保证4～5个阴雨天的供电[6]。按照这个可靠性设计,系统配置如表2所示。使用6支1W的大功率白光LE D作为光源,1块20W太阳能电池组件,12V、40AH免维护铅酸蓄电池。

表2　太阳能家庭LE D照明系统构成

组成数量参数

太阳能电池组1

Pm p=20W,Vm p=1810V,Im p=1111A,

V oc=2118V,Isc=1130A 蓄电池112V、45AH胶体蓄电池

灯组16支1W白光LE D

控制器1防止蓄电池过充电、过放电

411　蓄电池

目前用在太阳能光伏系统中最多的是密封式铅酸蓄电池,而密封铅酸蓄电池的最佳应用不是用在太阳能光伏系统上。原因如下:

(1)太阳能光伏系统的充电不稳定,遇到连续阴雨天时,蓄电池处于深放电状态,而蓄电池的放电深度与蓄电池的寿命是成反比的;

(2)在太阳能光伏系统中蓄电池的充放电都是小倍率的,这对于铅酸蓄电池来讲,容易造成硫酸盐化,所以在太阳能灯具控制器上设定一个功能,定期给蓄电池过充一次,使硫酸盐化的蓄电池容量能最大可能地恢复一下。

针对以上情况,目前选用胶体蓄电池是最佳的选择,因为胶体蓄电池在深放电能力上、减小硫酸盐化上比铅酸蓄电池强得多。

5　总结

本系统从家庭实际应用出发,系统的设计按照降低系统本身的功耗、节约系统成本、满足家庭客厅照明需要的原则进行。试验表明,能基本满足家庭中客厅照明的需要,成本、功耗小,有实际的应用前景。

参考文献

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[2]　陈维,沈辉,等.太阳能半导体照明驱动技术研究[J].照明工程

学报,2005,16:9-10.

[3]　郭一详,牛萍娟,等.LE D灯的设计与实现[J].天津工业大学学

报,2006,25:42-43.

(下转第10页)

李瑞锋等:一种小型太阳能LE D家庭照明系统17　

丝在大气中烧断,造成浪费。通断继电器就是在发现漏气时,能切断电流。因此应定期检查通断效果。

3　人员的控制

圆排车生产与传统的长排车相比,虽然培训的时间大大缩短,但是设备更复杂,出现的质量问题的原因也更多,因此圆排车操作工的培训不应放松。从生产过程来看,圆排车对员工的操作技能要求并不高,动作单调,但关键是知识的培训,包括真空技术及机械设备、电器开关气缸等的使用、维护、保养知识。特别是基层机台班组长,要基本掌握圆排车维护、保养、检查的方法,对出现的质量问题要会作出基本的判定和改善工作。

4　工艺参数的控制

汞齐带罩节能灯的工艺控制比液汞灯控制要求更高。

(1)机台转速调慢。目的是延长灯管在烘箱里的时间,让去气更彻底。一方面汞齐带罩节能灯的阴极有铟网,液汞灯没有,增加了额外的除气负担;另一方面玻璃棒影响抽气速度,因此转速应该调慢。

(2)真空度要求极高。汞齐带罩节能灯的汞蒸气压在常温下比液汞低得多,只要杂质气体浓度接近汞蒸气压,将会导致光通量下降,出现暗管现象。而对于液汞节能灯,这种可能性是罕见的,因此在生产汞齐带罩节能灯时,应该严格检查系统的真空性能,对达不到10Pa以下的系统,必须停机检修。

(3)通电分解电流要提高。受阴极铟网影响,同样的灯丝、电子粉重,加了铟网增加了热量的吸收,导致分解温度偏低,阴极易发生黄黑现象。因此通电分解电流要提高。

5　质量问题及分析

汞齐带罩节能灯出现的典型质量问题有:光通量低、爬升慢、黄黑比例高。

511　光通量低的一般原因

(1)汞齐滑落玻璃棒侧面或掉进灯管里,导致汞蒸气压上升;

(2)真空度低,阴极活性差,灯管发烫,导致灯管温度太高;

(3)汞齐位置变低或汞齐温度规格偏低;

(4)玻璃罩变厚,透光率变低;

(5)电子镇流器输出功率变小。

512　爬升慢的一般原因

(1)汞齐温度规格偏高,起始浓度太低;

(2)铟网太小或受污染,吸附的汞太少;

(3)铟网离灯丝太远或与玻璃靠得太近;

(4)真空度低,杂质气体多;

(5)释汞不足,导致铟网吸附的汞太少。

513　黄黑比例高的一般原因

(1)阴极分解差,严重分解不足;

(2)铟网离灯丝太近,导致吸热严重;

(3)释汞不足,导致汞浓度太低;

(4)灯丝预热不足,老炼开路电压太高;

(5)烤管不足,导致杂质气体放出。

以上内容是对汞齐带罩节能灯在圆排车上生产过程的简单总结和考虑,还有许多需控制的项目没有认识到,不足之处,请指正。

(本文编辑　孙爽)

(上接第17页)

[4]　PANK ANTIS,BO LLERM.Biometrics the future of indentification[J].

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[7]　杨金焕,汪征陈,等.负载缺电率用于独立光伏系统最优化设计

[J].太阳能学报,1999,20(1):93-99.

(本文编辑　王立洪)

10　中国照明电器2008年第10期

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)

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

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.sodocs.net/doc/138531352.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

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

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

光伏照明三大技术瓶颈

光伏照明三大技术瓶颈 控制器、镇流器、储能装置 无锡尚德太阳能电力有限公司孟昭渊 摘要 太阳能光伏照明的技术瓶颈在哪里？目前尚没有统一的看法。经过我们的研究，应该是控制器、电子镇流器和蓄电池，而不是通常大家认为的是太阳电池和光源，太阳电池和光源从来都不是影响太阳能光伏照明的技术瓶颈。 本文就是对以上的观点进行论述。 关键词 太阳电池控制器镇流器磷酸铁锂蓄电池飞轮电池 太阳能光伏照明技术最近几年在道路照明领域得到了推广和应用，受到了广泛的关注，光伏照明装置已经广泛应用在“村村通电”、“乡乡通电”、“城市亮化”、“社会主义新农村建设”等工程建

设中，为缺电、少电地区的群众送去光明，为城乡节约能源、美化环境做出贡献。但是由于关键技术问题存在缺陷，盲目上马，频频出现的质量事故，又给产业的发展造成很大的阻力。 究竟是什么是造成太阳能照明装置可靠性不高的主要原因？它的技术瓶颈究竟在哪里？至今尚没有一个统一的认识，有人认为太阳能照明装置的可靠不高的主要原因是由于光源的可靠性造成的，其理由是在太阳能照明装置中，光源特别容易是损坏；也有人认为太阳能照明装置的可靠不高的主要原因是由于蓄电池的质量不好的原因，理由是再好的蓄电池，3-5年就报废了，而蓄电池的价格又特别昂贵。而我们认为主要是因为控制、电子镇流器和通常大家选择的铅酸蓄电池的技术指标达不到道路照明——这个特殊工作环境中的特殊要求所致。与光源几乎没有关系。 下面将对这个问题进行分析，并且提出解决问题的方法。 1：控制器 1.1控制器对光源的影响 光源的损坏往往也产生于控制器，大家知道，旧的蓄电池或者放电快要结束的蓄电池的负载能力都比较差，电光源的启动电流往往是工作电流的10-20倍，过大峰值的电流会让蓄电池的端电压迅速下降到放电截止电压以下，控制器保护功能开始起作

太阳能光伏系统计算方法

太阳能光伏系统计算方法 随着传统能源的日益紧缺，太阳能的应用将会越来越广泛，尤其太阳能发电领域在短短的数年时间内已发展成为成熟的朝阳产业。 1：目前制约太阳能发电应用的最重要环节之一是价格，以一盏双路的太阳能路灯为例，两路负载如为60瓦，（以长江中下游地区有效光照4.5h/天、每夜放电7小时、增加电池板20％预留额计算）其电池板就需要160W左右，按每瓦30元计算，电池板的费用就要4800元，再加上180AH左右的蓄电池组费用也在1800左右，整个路灯一次性投入成本大大高于市电路灯，造成了太阳能路灯应用领域的主要瓶颈。 2：蓄电池的使用寿命也应该考虑在整个路灯系统应用中，一般的蓄电池保修三年或五年，但一般的蓄电池在一年、甚至半年以后就会出现充电不满的情况，有些实际充电率有可能下降到50％左右，这必将影响连续阴雨天时期的夜间正常照明，所以选择一款较好的蓄电池尤为重要。 3：一些工程商常选用LED灯做为太阳能路灯的照明，但是LED灯的质量层差不齐，光衰严重的LED半年就有可能衰减50％光照度。所以最佳选择为光寿命长、光效高、光衰较慢的LVD无极灯，或者选用低压钠灯等。 4：控制器的选择往往也是被工程商忽略的一个问题，控制器的质量层差不齐，12V/10A 的控制器市场价格在100-200元不等，虽然是整个路灯系统中价值最小的部分，但它却是非常重要的一个环节。控制器的好坏直接影响到太阳能路灯系统的组件寿命以及整个系统的采购成本，一：应该选择功耗较低的控制器，控制器24小时不间断工作，如其自身功耗较大，则会消耗部分电能,最好选择功耗在1毫安（MA）以下的控制器。二：要选择充电效率高的控制器，具有MCT充电模式的控制器能自动追踪电池板的最大电流，尤其在冬季或光照不足的时期，MCT充电模式比其他高出20％左右的效率。三：应选择具有两路调节功率的控制器，具有功率调节的控制器已被广泛推广，在夜间行人稀少时段可以自动关闭一路或两路照明，节约用电，还可以针对LVD灯进行功率调节。除选择以上节电功能外，还应该注重控制器对蓄电池等组件的保护功能，像具有涓流充电模式的控制器就可以很好的保护蓄电池，增加蓄电池的寿命，另外设置控制器欠压保护值时，尽量把欠压保护值调在≥ 11.1V ，防止蓄电池过放。 5：距离市区较远的地方还应该注意防盗工作，很多工程商因为施工疏忽，没有进行有效的防盗，导致蓄电池、电池板等组件被盗，不仅影响了正常照明，也造成了不必要的财产损失。目前工程案例中被盗居多为蓄电池，蓄电池埋于地下用水泥浇筑是一种有效防盗措施，在灯杆上加装蓄电池箱的最好将其进行焊接加固。

新农村太阳能路灯照明设计方案

新农村太阳能路灯照明设计方案 打印引用发布时间：2013-04-13 一、社会主义新农村建设 2005年10月，在北京举行的十六届五中全会上“建设社会主义新农村” 再次被提出，引起不少人的关注。此次提出建设社会主义新农村，其背景和涵 义与以前有很大不同：我国现在总体上已到了以工促农、以城带乡的发展阶段。党中央、国务院一再强调，要按照工业反哺农业、城市支持农村的要求，切实 把农业和农村经济发展放到国民经济全局中统筹安排。新农村建设"的关键是要树立统筹城乡发展的新观念，要跳出"就三农抓三农"的传统定势，打破城乡分 割的体制障碍，把农业发展放到整个国民经济的大格局中，把农村进步放到整 个社会的进步中，把农民增收放到国民收入分配和再分配中，进而统筹规划政策、公共资源、基础设施及产业布局。 二、社会主义新农村道路亮化工程 “生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主建”是建设社会 主义新农村的总体要求。生产发展，是新农村建设的中心环节，是实现其他目 标的物质基础。而加快农村公共基础设计建设特别是道路建设又加速生产发展 的重中之重。 1.我国乡村道路照明情况 近年来，我国乡村居民的生活质量和生活环境正逐步改善，乡村文化生活 日益丰富，随之带来的活动范围的扩大，使得乡村地区对道路以及道路照明的 需求也在不断增加。而目前，我国乡村道路照明设施建设还处于起步阶段，已 远远不能满足现实增长的需求，据悉，中国有75万个村庄，其中有20万个村 庄尚不能正常照明，且主要集中在西部地区。 此外，农村地区不同于城市的集中供能，能源使用比较分散，构架电网等 设施则不仅成本花费高，而且易造成资源浪费。所以，解决农村照明及其用电 问题则需要因地制宜，另辟蹊径。 2.乡村道路照明新出路：低碳环保的太阳能LED路灯

自制家用太阳能发电照明系统

自制家用太阳能发电照明系统 太阳能发电系统由太阳能电池、太阳能充放电控制器、铅酸免维护蓄电池、逆变器和照明灯具组成。太阳能电池 （30W）：一般使用单晶硅/多晶硅太阳能电池，体积小，光电转换效率高。现在的价格平均为30 元/W，封装后的成品会略贵些。建议购买成品，质量和稳定性有保证。本人使用30W 单晶硅太阳能电池，设计寿命为25 年，使用不锈钢支架安装于阳台外（可在铝合金门窗加工店定制），横向摆放可使抗风性更好，如图1。图1 太阳能充放电控制器（12V/10A）：太阳能充放电控制器是专为太阳能直流供电系统设计的，目的是为了提供过充、过放、电子短路、过载保护，在10W 以上的太阳能系统中，是必不可少的，相当于整个系统的心脏。控制器的空载损耗仅为6mA，非常省电。太阳能充放电控制器有三对正负极接口，分别接太阳能电池、蓄电池和负载，如图2。控制器的选购跟负载有关，如负载超过120W，需要选用12V/20A 的控制器。图2 铅酸免维护蓄电池（12V/24AH）：在有些国家的太阳能系统中，可以直接通过逆变器转为交流电后输到电网，由政府收购，然后晚上再从电网问政府买电，如果发电量大还可以赚钱，也节约了蓄电池的成本。但我国目前还没有收购绿电的计划，电表也是单向运转的，如果将电输到电网，还会增加每月电费开支，所以使用蓄电池来存储白天所发的电

量以供夜间使用，如图3。蓄电池建议选择铅酸免维护蓄电池，不用加水，使用方便。蓄电池的容量不能选太小，因为太小会浪费太阳能电池所发电量；也不能选太大，因为长时间处于未充满状态会影响电池寿命。一般情况下，以两天可以充满电池为宜。图3 逆变器（70W）：现在市面上有很多车载逆变器，转换效率高，价格便宜。因车载逆变器也是12V 输入，所以用来当太阳能发电系统的逆变器正好合适。经测试，如果负载达到20%以上，即可使逆变器达到90%以上的转换效率；如果负载在20%以下，会使转换效率变低。所以根据负载选择合适的逆变器，可以达到最高效率，如图4。图4 照明灯具（18W）：照明灯具的选择着实令我费了番功夫。有LED，12V 直流节能灯，220V 交流节能灯这三种选择。因为是卧室照明，LED 虽然光效最高，但功率小，色谱缺失，散热和驱动电路麻烦等问题，首先被排除。12V 直流灯本来是最合适的光源，但是采购困难，而且光效不高。220V 交流节能灯可以达到60LM/W 以上，虽然逆变器会损失10%的效率，但直流节能灯一般仅为 45LM/W，总体而言，还是普通的220V 交流节能灯最合适。安装：在室外安装好太阳能电池后，需要将室内的蓄电池，太阳能控制器等固定安装。考虑到散热问题，我想到用电脑机箱正合适，因为机箱是铁皮的，可以承受蓄电池的重量，散热也比较好。根据蓄电池的尺寸到网上找到一款小机箱，

太阳能发电—路灯照明系统的设计

江苏城市职业学院毕业论文 太阳能发电—路灯照明系统的设计 目录 1 绪论 (1) 1.1太阳能照明的发展前景.................................................................. 错误！未定义书签。 1.2太阳能路灯与普通路灯相比较 (1) 2 设计构想 (3) 3太阳能路灯的组成原理框图及其工作原理 (4) 3.1太阳能路灯的组成 (4) 3.2太阳能路灯的工作原理 (4) 4 各部件的组成及工作原理 (6) 4.1太阳能电池组件的组成及其工作原理 (6) 4.1.1太阳能电池的分类 (6) 4.1.2硅太阳能电池工作原理与结构 (7) 4.2蓄电池的组成及工作原理 (10) 4.2.1蓄电池的种类和应用 (10) 4.2.2铅酸蓄电池的工作原理 (12) 4.3电源控制器的组成及工作原理 (13) 4.3.1系统硬件结构 (13) 4.3.2电压采集与电池管理 (14) 4.3.3负载输出控制与检测电路 (14) 4.3.4硬件设计中的注意点 (15) 4.3.5系统软件设计 (16) 5 太阳能路灯系统设备选型 (19) 5.1 光源选择 (19) 5.1.1 LED 灯发光原理 (19) 5.1.2 LED 灯的基本参数 (19)

5.2 蓄电池选择 (20) 5.2.1 蓄电池的简介 (20) 5.2.2 蓄电池的基本参数 (20) 5.3 太阳电池组件选择 (21) 5.3.1 太阳电池组件简介及其参数 (21) 5.4 控制器选择 (22) 5.4.1 控制器的简介 (22) 5.4.2 控制器的基本参数 (22) 5.5 LED 灯杆的选择 (23) 5.5.1 LED 灯杆的简介及各项参数 (23) 6 LED 路灯的设计 (24) 6.1 太阳能电池板放置倾角和方位角的设计 (24) 6.1.1 太阳能电池板倾角和方位角的概念 (24) 6.1.2 太阳能电池板倾角和方位角的计算 (26) 6.2 LED 路灯系统中蓄电池数量的设计 (26) 6.2.1 LED 路灯系统蓄电池数量的计算 (26) 6.3 LED 路灯系统中太阳电池组件的设计 (26) 6.3.1 LED 路灯系统中太阳能电池板组件个数的计算及布置 (26) 7 设计总费用及性价比分析 (28) 7.1 LED 路灯系统总费用估算 (28) 7.2路灯系统与节能灯系统性价比对比分析 (28) 参考文献 (29) 毕业设计心得体会 (30)

太阳能家用照明系统控制简版

太阳能家用照明系统控制简版

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 【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,STC12C54 10AD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,SG3525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。STC12C5 410AD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STC12C5410AD检测到电路欠压故障时,发出一个低电平信号触发光耦TLP521,使其导通后,SG3525管脚获得一个高于2.5V电压,关闭输出的PWM信号,DC-DC停止工作;当检测到电压恢复正常时,由STC12C5410AD发出一个高电平信号触发光耦TLP521,使其截止,SG3525管脚10被拉低,输出的PW

一种家用光伏直流照明系统的应用

一种家用光伏直流照明系统的应用 【摘要】本文利用公寓内闲置的视频同轴电缆与备用两芯电话线作为电能传输载体，设计一套12V直流光伏照明系统，换效率高、实用性强、成本较低。 【关键词】家用光伏应用直流照明系统 1 引言 家用屋顶光伏供电系统具有低压、直流输出的特性，一般情况下需要加以升压逆变以后供家用电器使用。但是当供电系统与用电系统连接时，中间环节越少、路线越短，则效率越高，可靠性越好。本文根据用户的需求，利用两块60W的光伏板、光伏控制器、蓄电池、LED灯与已经铺设的同轴电缆、电话线，对一80m2的公寓的照明系统进行改造。此系统的优势在于减少了逆变的环节提高转换效率、光伏板占地面积小容易安装且不需要重新对照明系统进行布线，实用性较强。 2 需求分析 根据对该公寓的现有的布线以及具体需求的分析，了解到该公寓由于数字电视的改造，位于阳台的闭路电视同轴电缆进线端闲置，此电缆直接入客厅的电话线配线盒，该公寓的两个卧室、客厅、卫生间、厨房、餐厅各有一个电话插座面板可进行改装用作照明，现有的电话线为四芯，其中两芯备用。基于以上特点，为该公寓配置公共区域的三台夜间常开的LED脚灯以及两间卧室、客厅各设置一个直流插座供亮度较高可控制开断的LED台灯使用。 3 组件选型 （1）LED灯。照明灯具选用12V直流LED灯，直流LED光源的优点是：无频闪，能耗低，电压低，发热少，控制简单、寿命长，白光LED的能耗仅为白炽灯的1/10，节能灯的1/4。餐厅、厨房、卫生间的常开夜灯选用各1W的LED 嵌入式脚灯，卧室与客厅的直流插座接8W与12W的LED台灯，可供阅读等使用。（2）蓄电池。根据上述需求分析，两间卧室各使用8W的LED灯1台；客厅使用p KT：电池冗余系数，在T附件变化的变量，不同放电时间，该值不同，此处由于T>8.0h故取值为1.00 以直流插座的负载最大电流2.34A运行6小时；常开夜灯总电流0.3A运行12小时为准 根据公式计算： C1=1.25×1×2.34×6=17.55AH

光伏LED照明系统中太阳电池和蓄电池的配置选择

光伏LED照明系统中太阳电池和蓄电池的配置选择 光伏发电应用中最为直接和广泛的就是照明系统的应用，既可以不连接电网也可以和电网同时使用，是新兴节能建筑的主要配置之一。在建设光伏照明系统时，发电和储电是重要环节。 标签：光伏；照明；蓄电池 独立的光伏发电照明系统一般配备太阳电池、蓄电池、光源及控制电路四个主要模块。其中太阳电池和蓄电池是光伏照明系统中的能源保障，其功能性和可靠性尤为重要。 1 太阳电池的选择和配置 1.1 太阳电池的选择 最早出现的太阳能电池是采用单晶硅制造而成的，硅是地球上较为丰富的一种元素，过去提炼单晶硅技术上有难度，因此人们在研制单晶硅太阳板的同时又同时开发了多晶硅太阳板和非晶硅太阳板，以及一些其他材料的太阳能电池。 目前，大部分的太阳能电池的制造原理是通过半导体的光伏效应，把光能转化为电能。除硅系原材料外，砷化镓、铜铟硒和硫化镉也可以用作太阳能电池的原材料来使用，但制造技术和原材料的物理特性决定了其光电转换效率有所差异，如表1： 表1 考虑到市场因素和深度开发的前景，一般寻求以下几种特性的材料作为重点研发的方向，即无公害、原材料丰富、制造成本低、转化效率高、寿命长。鉴于这种要求，晶体硅在光伏半导体材料的制作中仍具有不可替代的位置，占目前市场份额的90%以上。 单晶硅光伏材料的转换效率目前是最高的，但其制造工艺复杂，工业消耗较为可观。非晶硅的成本相对低廉，但转换效率较低，效率衰减相对迅速。多晶硅相对来说转换率和制造成本都是较为合适的，是目前市场上的主导产品。一般来说，制造光伏LED照明系统采用的就是多晶硅太阳板。 1.2 容量计算 在太阳电池容量的设计中，因其造价高昂，需综合考虑电路负荷和制造成本。基本原则是电池板每天的转化电量略大于负载消耗的电量，但由于太阳能获取的多少与季节有着较为密切的关系，设计时需考虑冬季情况下能满足需求的最小值。所以总的来说，光伏照明系统的设计需考虑的参数有开路电压、额定功率、