太阳能LED照明系统

论文摘要

随着石油、天然气等化石能源日益枯竭,新能源开发应用越来越受到世界各国重视。太阳能光伏发电以其独特的优势在世界各国得以迅速发展。太阳能照明系统作为太阳能光伏发电典型应用之一,以其无需架设输电线路或挖沟铺设电缆、安装一次性投资无需日后电费开支等优点,越来越受重视。本论文对太阳能照明系统的组成以及工作原理进行了介绍,对系统主要组件：太阳能电池、蓄电池和LED的工作原理以及工作特性进行了重点阐述。针对目前传统的太阳能LED照明系统的太阳能利用效率低和蓄电池使用寿命低的问题,本论文提出MPPT(最大功率跟踪)嵌入于马斯特性曲线智能充电策略与DC/DC变换器软硬件结合工作,使太阳能电池工作于最大功率,最大限度利用太阳能同时对蓄电池以马斯最佳蓄电池特性曲线充电,最大限度延长蓄电池使用寿命。辅于温度智能补偿精准控制蓄电池的放电深度及充电饱和度,保证蓄电池工作于最佳状态。本论文创新点在于：1.针对目前市场上绝大部分太阳能照明系统还是通过太阳能电池通过二极管直接对蓄电池充电,提出MCU以极速最大功率跟踪策略控制DC/DC变换器使太阳能电池对蓄电池充电,最大效率利用太阳能。即使在弱光下,系统会自行计算,只要太阳能电池最大充电功率大于系统本身工作的损耗,就开始对蓄电池进行充电,最大限度利用太阳能资源。2.针对蓄电池本身特性,最大可接受充电电流随其荷电状态增加而减小。充电电流超过最大可接受充电电流,将使蓄电池极化严重,析气加大。不但充电效率降低,蓄电池发热加大,更为重要的是降低蓄电池使用寿命。本论文提出基于蓄电池本身特性的马斯特性曲线智能充电策略,提高蓄电池充电效率同时,延长蓄电池使用寿命。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题主要研究内容
• 第二章 基于MCU的电路系统设计
• 2.1 系统原理
• 2.2 DC/DC电路分析
• 2.2.1 Buck电路
• 2.2.2 Boost电路
• 2.2.3 Cuk及Buck-Boost电路
• 2.2.4 Speic电路
• 2.3 系统电路设计
• 2.3.1 充电电路子系统设计
• 2.3.2 LED驱动电路设计
• 2.4 系统磁性器件设计
• 第三章 智能控制策略
• 3.1 太阳能电池特性研究
• 3.1.1 工作原理
• 3.1.2 太阳能电池模型
• 3.1.3 太阳能电池效率特性
• 3.2 MPPT控制策略
• 3.2.1 增量电导法
• 3.2.2 极速扰动观测算法
• 3.3 蓄电池特性分析
• 3.3.1 蓄电池工作原理
• 3.3.2 蓄电池动态电路模型
• 3.3.3 蓄电池寿命特性
• 3.3.3.1 铅酸蓄电池放电深度
• 3.3.3.2 铅酸蓄过充程度
• 3.3.3.3 铅酸蓄电池温度
• 3.3.3.4 铅酸蓄电池的充放电电流
• 3.3.3.5 铅酸蓄电池的充放电电压
• 3.4 蓄电池智能充电策略
• 3.4.1 蓄电池智能控制策略分析
• 3.4.2 MPPT嵌入马斯特性智能充电策略
• 第四章 太阳能LED照明系统优化
• 4.1 系统优化
• 4.1.1 数字滤波优化
• 4.1.2 参数优化
• 4.2 系统集成
• 第五章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录一
• 附录二
• 附录三