太陽能市電智能互補LED照明系統(tǒng)研究

【摘要】：隨著環(huán)境污染和能源危機日益嚴(yán)重，充分開發(fā)利用可再生能源成為當(dāng)今社會的一大趨勢。太陽能以其取之不盡，用之不竭并且不受地域影響的優(yōu)點，成為可再生能源種類中最受關(guān)注的焦點之一。LED照明以其環(huán)保、壽命長的優(yōu)勢逐漸成為照明燈具的主流。太陽能LED照明系統(tǒng)在很大的程度上擺脫對傳統(tǒng)電源和人工維護等方面的依賴，可很大程度地降低成本。 通過分析現(xiàn)有的太陽能LED照明系統(tǒng)的供電方式可知，為了保證供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，太陽能LED照明系統(tǒng)需添加備用電源。在太陽能LED照明系統(tǒng)中一般都采用蓄電池作為備用電源，但是蓄電池具有壽命短、污染環(huán)境等缺點，而且其成本占光伏系統(tǒng)造價的20%~25%。若在一些需要晝夜照明的環(huán)境中，如地下停車場、地下超市等，可以在有市電的場合利用市電作為備用電源，不需要采用蓄電池。利用多輸入變換器搭建太陽能/市電聯(lián)合供電的LED照明系統(tǒng)，這樣既可以提高太陽能的利用效率又可以簡化電路、降低成本。 在查閱大量的有關(guān)多輸入變換器的國內(nèi)外資料基礎(chǔ)上，選擇雙輸入buck直流變換器作為太陽能/市電聯(lián)合供電的LED照明系統(tǒng)的主電路。根據(jù)雙輸入buck電路的原理和對多輸入變換器的能量管理策略進行合理分析，選擇合理的設(shè)計方案并設(shè)計合理的能量管理策略，通過只采用單周期控制電壓的方式來實現(xiàn)電路的三種工作模式，即太陽能單獨供電，市電單獨供電，太陽能市電聯(lián)合供電。在saber軟件搭建電路模型并設(shè)計電路的參數(shù)。選擇合適的補償網(wǎng)絡(luò)，在mathcad軟件里設(shè)計輸出電壓調(diào)節(jié)器參數(shù)并進行仿真。系統(tǒng)仿真結(jié)果證明能量管理策略的可行性。 最后完成系統(tǒng)搭建，對系統(tǒng)進行軟件和硬件的合理設(shè)計，選擇STC12C系列的單片機為控制核心，設(shè)計控制程序，選擇開關(guān)管和二極管，對MOS管驅(qū)動電路、采樣電路、LED驅(qū)動電路等硬件電路進行設(shè)計。搭建系統(tǒng)實驗平臺，并進行實驗驗證，結(jié)果表明數(shù)字電路控制的方案具有可行性，基本達到預(yù)期目標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能市電互補 LED照明系統(tǒng) 雙輸入buck Saber建模與仿真
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-16
• 1.1 能源現(xiàn)狀8-9
• 1.2 LED 照明9
• 1.3 太陽能 LED 照明特點及其現(xiàn)狀9-11
• 1.4 新能源聯(lián)合供電系統(tǒng)11-14
• 1.5 研究意義14
• 1.6 研究內(nèi)容14-16
• 第2章 主要原理及控制方案介紹16-26
• 前言16
• 2.1 方案選擇16-17
• 2.2 雙輸入 buck 原理17-20
• 2.3 單周期控制20-22
• 2.3.1 單周期控制原理20-22
• 2.4 控制方式22-25
• 2.4.1 工作模式22
• 2.4.2 單周期控制方式22-24
• 2.4.3 模式切換24-25
• 本章總結(jié)25-26
• 第3章 基于 Saber 搭建的仿真模型26-43
• 前言26
• 3.1 主要參數(shù)計算26-28
• 3.2 控制電路設(shè)計28-33
• 3.2.1 遲滯比較器設(shè)計28-30
• 3.2.2 積分器設(shè)計30-32
• 3.2.3 控制信號32-33
• 3.3 閉環(huán)系統(tǒng)設(shè)計33-38
• 3.3.1 小信號模型分析33-35
• 3.3.2 輸出電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計35-38
• 3.4 Saber 仿真軟件介紹38-39
• 3.5 仿真結(jié)果39-42
• 本章總結(jié)42-43
• 第4章 系統(tǒng)搭建43-57
• 前言43-44
• 4.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和主要參數(shù)設(shè)計44-47
• 4.1.1 主要參數(shù)設(shè)定44-45
• 4.1.2 開關(guān)管和二極管的選擇45-47
• 4.2 控制電路及其相關(guān)輔助電路設(shè)計47-53
• 4.2.1 信號采集47-48
• 4.2.2 LED 驅(qū)動芯片電路設(shè)計48-52
• 4.2.3 MOS 管驅(qū)動電路設(shè)計52-53
• 4.2.4 供電回路設(shè)計53
• 4.3 軟件設(shè)計53-55
• 本章總結(jié)55-57
• 第5章 實驗驗證57-64
• 前言57
• 5.1 實驗平臺介紹57-58
• 5.2 實驗驗證58-63
• 本章總結(jié)63-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-65
• 參考文獻65-70
• 致謝70-72
• 附錄72-80
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果80-81

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