太陽能LED照明系統(tǒng)的研究

【摘要】：尋求可再生能源和提高能源利用率是目前世界各國政府解決日益加劇的能源危機所能采用的兩個重大戰(zhàn)略決策。太陽能作為一種清潔無污染的新型能源，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展和應用。其中，太陽能LED照明系統(tǒng)尤其得到了迅猛發(fā)展。因此，結合了新一代光源和新型能源優(yōu)點的太陽能LED照明系統(tǒng)必將會迎來巨大的發(fā)展空間，并成為今后一個重要的發(fā)展方向。 本文在深入研究了太陽能光伏發(fā)電和LED照明技術相關理論的基礎上，重點研究了太陽能LED照明系統(tǒng)中太陽能電池、鉛酸蓄電池以及LED負載等重要組成部件的配置，并結合實際情況提出了太陽能電池與市電互補供電的設計思想。論文詳細分析與論證了系統(tǒng)中的各個組成部分及其功能，主要完成了太陽能LED照明系統(tǒng)的設計，包括硬件電路設計、軟件程序編寫以及相關控制、溫度測量和保護功能電路等的設計，在整個設計中系統(tǒng)控制器的設計是核心內(nèi)容。本文完成了一款基于PIC單片機的系統(tǒng)控制器設計，它充分利用了PIC單片機的內(nèi)部資源，具有性能穩(wěn)定，結構簡單等特點。 針對目前國內(nèi)大部分照明系統(tǒng)存在的難以反饋其狀態(tài)信息和進行遠程控制等局限，本文設計了基于nRF905單片無線收發(fā)器的無線傳輸系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)信息的無線傳輸功能。 最后，論文完成了太陽能LED照明系統(tǒng)控制器的硬件PCB實現(xiàn)，并搭建了簡易的測試系統(tǒng)來對系統(tǒng)控制器及整個系統(tǒng)的重要工作性能進行測試與分析。結果表明，該系統(tǒng)控制器基本滿足設計要求，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好。 【關鍵詞】：光伏發(fā)電 LED照明 PIC單片機 無線傳輸 nRF905
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM923.34;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 選題背景與意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)12-13
• 1.3 本課題的主要內(nèi)容13-14
• 1.4 本章小結14-16
• 第2章 太陽能 LED 照明系統(tǒng)原理分析16-38
• 2.1 太陽能 LED 照明系統(tǒng)的組成16-18
• 2.2 太陽能電池及其特性18-23
• 2.2.1 太陽能電池的工作原理18-19
• 2.2.2 太陽能電池的分類19
• 2.2.3 太陽能電池的電路模型19-20
• 2.2.4 太陽能電池的輸出特性20-23
• 2.2.5 太陽能電池最大功率跟蹤技術23
• 2.3 蓄電池特性研究23-33
• 2.3.1 鉛酸蓄電池的工作原理24-25
• 2.3.2 蓄電池的特性參數(shù)和電性能25-28
• 2.3.3 蓄電池壽命及其影響因素28-30
• 2.3.4 蓄電池的充放電控制方法30-33
• 2.4 LED 照明負載33-36
• 2.4.1 LED 簡述33-34
• 2.4.2 LED 燈具的主要特點34-35
• 2.4.3 LED 陣列的組合方式35-36
• 2.5 本章小結36-38
• 第3章 太陽能 LED 照明系統(tǒng)的配置設計38-46
• 3.1 光伏系統(tǒng)設計基本思路與方法38-39
• 3.1.1 光伏系統(tǒng)設計流程38
• 3.1.2 光伏系統(tǒng)設計方法與原則38-39
• 3.2 太陽能電池的配置39-42
• 3.2.1 太陽能電池的選用39-40
• 3.2.2 太陽能電池容量的計算40-41
• 3.2.3 太陽能電池安裝方式的設計41-42
• 3.3 蓄電池的配置42-44
• 3.3.1 蓄電池的選用42-43
• 3.3.2 蓄電池容量的計算43-44
• 3.4 本章小結44-46
• 第4章 太陽能 LED 照明系統(tǒng)控制器設計46-70
• 4.1 控制器基本組成和功能46-48
• 4.1.1 控制器的組成原理46-47
• 4.1.2 控制器的主要功能47-48
• 4.2 控制器硬件設計及器件選型48-57
• 4.2.1 控制器核心模塊介紹48-51
• 4.2.2 時鐘電路51
• 4.2.3 復位電路51-52
• 4.2.4 電源模塊電路52
• 4.2.5 電壓采樣與 A/D 轉換52-53
• 4.2.6 MOSFET 開關電路53-54
• 4.2.7 溫度檢測電路54-55
• 4.2.8 單片無線收發(fā)模塊55-56
• 4.2.9 蓄電池充、放電與保護電路56-57
• 4.3 印制電路板設計57-59
• 4.4 系統(tǒng)能流模型與工作狀態(tài)分析59-60
• 4.4.1 系統(tǒng)的能流模型59-60
• 4.4.2 系統(tǒng)的工作狀態(tài)分析60
• 4.5 控制器軟件設計60-68
• 4.5.1 總體軟件結構61
• 4.5.2 白天工作模式程序流程圖61-63
• 4.5.3 夜晚工作模式程序流程圖63-64
• 4.5.4 程序調(diào)試與芯片燒寫64-68
• 4.6 本章小結68-70
• 第5章 系統(tǒng)組裝與測試分析70-76
• 5.1 測試系統(tǒng)搭建70-71
• 5.2 系統(tǒng)控制器性能測試71-73
• 5.2.1 蓄電池充電波形測試71-72
• 5.2.2 蓄電池供電情況測試72
• 5.2.3 nRF905 收發(fā)功能測試72-73
• 5.3 系統(tǒng)的運行參數(shù)測試73-74
• 5.4 本章小結74-76
• 結論76-78
• 參考文獻78-82
• 附錄82-86
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文86-88
• 致謝88

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