基于超級電容器儲能的光伏照明控制系統(tǒng)研究與設計

【摘要】： 目前我國已成為世界最大的太陽能光伏產(chǎn)品制造基地,在世界能源短缺,環(huán)境污染日益嚴重的當代,太陽能發(fā)電亟待大規(guī)模的應用。壹基金于09年夏天在中國農(nóng)村開始推行“太陽能LED照明千村計劃”,并發(fā)起“低碳之路,城市同行”的倡議。利用好太陽能這一清潔能源,節(jié)能減排,也是世界各國政府可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策。 超級電容是一種新興的儲能器件,其容量可達到上萬法拉級。近年來國內(nèi)外對超級電容器的研究或產(chǎn)品日趨增多。在光伏照明領域它與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池相比,它循環(huán)壽命高、不污染環(huán)境、使用溫度范圍大、功率密度高、維護量很小等優(yōu)點。其產(chǎn)品也曾在奧運村建設光伏照明項目中投入應用。 本文首先對太陽能電池的技術特性、LED的光源原理與特點、超級電容的研究動態(tài)及應用進行了介紹。選用超級電容器作為儲能器件,設計研制出了一套太陽能路燈照明控制系統(tǒng)。以入門級ARM7芯片LPC2103作為控制器的核心,實現(xiàn)對光源照明的調(diào)節(jié)、超級電容充放電控制以及其他邏輯功能的控制。并采用MAX16834作為LED的恒流驅(qū)動IC,設計了大功率LED驅(qū)動電路?？刂破鞑捎霉饪丶訒r控并帶有通信接口和市電供電接口。同時它也帶有MPPT (Maximum Power Point Tracking)功能,采用固定電壓法結(jié)合變步長擾動觀察法對太陽能電池板進行最大功率跟蹤,以獲取更高的利用率,并通過計算機仿真進行了驗證。通過軟件編寫的分時段調(diào)光照明和逐步點亮關閉光源策略使照明時間獲得了延長。文章最后對所做的研究工作進行了總結(jié),同時指出了進一步需要研究和改進的方向。 【關鍵詞】：太陽能照明 MPPT 超級電容器 MAX16834
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM923.02
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 作者的研究工作及論文主要內(nèi)容12-14
• 1.3.1 作者的主要研究工作12
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容12-14
• 第2章 太陽能照明技術基礎14-26
• 2.1 太陽能電池的工作原理14-15
• 2.2 太陽能電池的基本特性15-16
• 2.3 太陽能LED光源16-21
• 2.3.1 LED光源的特點17-18
• 2.3.2 照明用白光LED選擇18-19
• 2.3.3 大功率白光LED19-21
• 2.4 超級電容器的特性及應用21-25
• 2.4.1 超級電容器的儲能原理21-22
• 2.4.2 超級電容器的等效電路模型22
• 2.4.3 超級電容器均壓設計22-23
• 2.4.4 超級電容器的應用23-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 太陽能照明系統(tǒng)整體設計26-32
• 3.1 太陽能照明系統(tǒng)26-27
• 3.2 太陽能照明系統(tǒng)設計選型27-30
• 3.3 照明控制系統(tǒng)整體框架30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 照明控制器硬件設計與實現(xiàn)32-56
• 4.1 嵌入式微處理器LPC210332-37
• 4.1.1 LPC2103特性介紹32-34
• 4.1.2 MCU控制模塊電路圖34-37
• 4.2 超級電容器充放電控制37-38
• 4.3 市電接口電路38-39
• 4.4 通信接口電路39-40
• 4.5 光照度檢測電路40-41
• 4.6 MPPT控制電路設計41-49
• 4.6.1 MPPT技術介紹41-43
• 4.6.2 MPPT電路設計分析43-45
• 4.6.3 BUCK電路元器件選取45-46
• 4.6.4 MOSFET驅(qū)動電路46-47
• 4.6.5 電流電壓采樣電路47-49
• 4.7 LED驅(qū)動電路設計49-55
• 4.7.1 LED驅(qū)動電源分類及方法49-50
• 4.7.2 LED驅(qū)動芯片選取50-51
• 4.7.3 基于MAX16834的LED驅(qū)動電路51-55
• 4.8 本章小結(jié)55-56
• 第5章 控制器軟件設計與實現(xiàn)56-71
• 5.1 MPPT算法設計56-62
• 5.1.1 MPPT常用算法介紹56-59
• 5.1.2 MPPT算法改進59-61
• 5.1.3 MPPT軟件仿真分析61-62
• 5.2 控制器軟件代碼設計62-70
• 5.2.1 軟件總體框架流程圖63-66
• 5.2.2 系統(tǒng)啟動與初始化66-67
• 5.2.3 RTC控制模塊67-68
• 5.2.4 AD采樣模塊68-70
• 5.2.5 PWM控制模塊70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 總結(jié)與展望71-73
• 參考文獻73-76
• 致謝76-77
• 附錄A (攻讀學位期間發(fā)表的學術論文)77-78
• 附錄B (攻讀學位期間所參與的科研項目)78-79
• 附錄C (照明控制器PCB圖)79

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