太阳能LED路灯控制器的设计

论文摘要

随着经济的发展,社会的进步,人们对能源的需求与日俱增,大家开始关注能源危机,对能源的要求越来越高,怎样寻找新能源并为人类所用,已经成为一个迫切需要解决的全球问题,而太阳能则是一个巨大、久远无尽的能源。太阳能的利用主要包括太阳能的光热利用、太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用。太阳能光电利用是近年来发展最快,也是最具活力的研究领域,也是最具活力的研究领域。由于LED的工作电流是直流,且工作电压较低。太阳能电池将光能转化为直流电能,且太阳能电池组件可以通过串并联方式组合得到实际需要的电压。这些特点恰好与LED相匹配,两者结合将获得很高的利用率、较高的安全性能,实现节能、环保、安全、高效的照明系统。太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中的重要的部件,也是与各路灯系统的最大的区别所在。控制器的性能如何,决定了一个太阳能光伏系统运行情况的优劣。所以设计功能完备,结构简单的智能光伏路灯控制器是非常重要的。本课题是基于单片机STC12C5410AD的太阳能LED路灯控制器的设计。主要论述了蓄电池的充放电控制技术和太阳能电池板的最大功率点跟踪(MPPT)技术。在介绍了控制器原理后,设计出了相应的硬件电路和软件程序流程,并在最后以附录形式给出了整机电路图和相应的程序。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及目的
• 1.2 国内外研究状况
• 1.2.1 太阳能发电应用
• 1.2.2 LED照明
• 1.3 课题研究内容
• 2 系统的总体设计
• 2.1 系统组成
• 2.2 硅太阳能电池特性
• 2.2.1 单晶硅、多晶硅以及非晶硅太阳电池
• 2.2.2 单晶硅太阳能电池的特点
• 2.3 硅太阳能电池的电气特性
• 2.4 蓄电池特性
• 2.4.1 蓄电池容量
• 2.4.2 蓄电池的荷电状态
• 2.4.3 放电深度
• 2.5 蓄电池的寿命及其影响因素
• 2.5.1 放电深度对电池使用寿命的影响
• 2.5.2 过充电程度对电池使用寿命的影响
• 2.5.3 温度对电池使用寿命的影响
• 2.5.4 充、放电电流对电池使用寿命的影响
• 2.5.5 电压对电池使用寿命的影响
• 2.5.6 电压对电池使用寿命的影响
• 2.6 LED照明系统
• 3 太阳能电池控制技术
• 3.1 MPPT控制算法综述
• 3.2 基于PI调节扰动观察法实现的MPPT控制
• 3.2.1 扰动法工作原理
• 3.2.2 扰动法实现MPPT原理
• 3.2.3 MPPT控制流程
• 3.2.4 最大功率点跟踪程序设计
• 3.2.5 MPPT算法验证试验
• 4 硬件电路设计方案
• 4.1 设计任务分析
• 4.1.1 太阳能LED路灯控制器硬件电路的组成框图
• 4.1.2 各部分模块和控制器功能说明
• 4.2 太阳能LED路灯控制器的功能介绍
• 4.2.1 蓄电池的充电
• 4.2.2 蓄电池的供电
• 5 硬件电路原理分析
• 5.1 设计思路
• 5.2 各单元电路分析
• 5.2.1 环境监测
• 5.2.2 充电电路
• 5.2.3 DC/DC变换
• 5.2.4 单片机外围电路及输出控制
• 6 软件设计
• 6.1 程序流程图
• 6.2 单片机程序控制过程
• 7 结论
• 参考文献
• 附录
• 附录A 总体电路图
• 附录B 主程序
• 致谢
• 个人简历