独立式太阳能LED照明系统研究与设计

论文摘要

绿色能源和可持续发展是本世纪人类面临的重大课题,以绿色、节能、环保为主题的低碳经济将成为今后发展的主旋律。太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源,已经在全世界内得到了快速发展。LED作为新一代的绿色光源也已经开始被广泛应用于各种照明场合。集合了新型能源和新一代光源优点的太阳能LED照明系统必将迎来一个巨大的发展空间,引领我们进入绿色节能的新时代。太阳能电池在不同的温度和太阳辐射强度下具有不同的最大输出功率点,为了提高太阳能电池的利用率,我们可以采用最大功率点跟踪方法来控制其功率输出。本文用一种基于自适应控制思想的扰动观察法来进行最大功率点跟踪,同时就聚光光伏技术和太阳跟踪技术在太阳能LED照明系统中的应用做了研究。蓄电池的充放电控制方法影响着其使用寿命。本文研究了蓄电池的工作特性,对不同的充电方法进行了分析,设计了一种基于MPPT和脉冲充电技术的两阶段充电策略。科学合理的驱动电路设计可以显著提高LED灯具的照明效果,延长LED负载的使用寿命。本文在对LED驱动原理分析的基础上,设计了基于CUK变换器的LED驱动电路,提出了一种模块化LED驱动的设计思想。在综合各部分特性的基础上设计了太阳能LED照明系统的控制器,给出了系统的软件控制流程。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 太阳能LED照明系统的基本组成及工作原理
• 1.3 太阳能LED照明系统的应用现状和发展前景
• 1.4 太阳能LED照明系统存在的问题与解决方案
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 太阳能电池的特性和应用研究
• 2.1 太阳能电池的工作原理和特性
• 2.1.1 太阳能电池的工作原理
• 2.1.2 太阳能电池的工作特性
• 2.2 太阳能电池的最大功率跟踪
• 2.2.1 最大功率点跟踪原理分析
• 2.2.2 最大功率点跟踪方法比较
• 2.2.3 基于自适应控制思想的扰动观察法
• 2.3 聚光光伏技术与太阳跟踪技术应用研究
• 2.3.1 聚光光伏技术
• 2.3.2 太阳跟踪技术
• 2.4 聚光式太阳跟踪系统设计
• 2.4.1 聚光式太阳跟踪系统设计原理
• 2.4.2 光强检测电路设计
• 2.4.3 步进电机驱动电路设计
• 第三章 蓄电池的特性和应用研究
• 3.1 铅酸蓄电池的工作原理
• 3.2 铅酸蓄电池的工作特性
• 3.3 蓄电池充电控制方法
• 3.3.1 恒流充电
• 3.3.2 恒压充电
• 3.3.3 两阶段充电
• 3.3.4 三阶段充电
• 3.3.5 脉冲方式充电
• 3.3.6 改进的两阶段充电控制方法
• 第四章 大功率LED驱动电路设计
• 4.1 LED工作特性分析
• 4.2 LED驱动原理分析
• 4.3 基于CUK变换器的LED驱动电路设计
• 4.3.1 CUK变换器的工作原理
• 4.3.2 CUK变换器的滞环控制
• 4.3.3 CUK变换器的稳定性分析
• 4.3.4 基于HV9930的模块化LED驱动电路设计
• 第五章 太阳能LED照明系统控制器设计
• 5.1 控制器的基本组成和功能
• 5.2 控制器硬件设计
• 5.2.1 控制芯片TMS320F2812DSP简介
• 5.2.2 基于TMS320F2812DSP的控制系统
• 5.3 控制器软件设计
• 5.3.1 系统的工作模式和工作状态
• 5.3.2 软件总体设计思路
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表