大功率太阳能LED路灯控制器设计方案

国家级大学生创新创业训练计划

工程申报表

推荐学校郑___________________________ 项目名称大_________ 项目类型V创新训练工程□创业训练工程□创业实践工程_________

所属一级学科名称电气工程

所属二级学科名称_________________________________ 项目负责人______________ 杨朝勋___________________ 申报日期___________________ 2018年3月17日 _______

二O—二年三月

工程名称

一、工程实施的目的、意义

随着经济和社会的发展，节能减排工作的深入，中国城市化建设进程的加快，作为城市基

础设施和城市景观之一的路灯建设和管理，越来越引起政府各部门的高度重视和社会各界的广泛关注。由于太阳能具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭的优点，LED灯又具有长寿命、节能环保的优点，因此，太阳能光伏发电技术与大功率LED照

明技术相结合，构成绿色照明系统越来越受到政府和科研人员的关注，各种太阳能LED 路灯控制器也相继被开发出来。

我国的路灯总数超过1亿盏，只要其中的6000万盏改成太阳能路灯，其每年节省的电量就超过一个三峡水电站的发电量，如果把今后每年新增的2000万盏路灯全部改

用太阳能路灯，三年下来又是一个三峡水电站。由此可见太阳能路灯的节能效果是非常可观。同时，随着太阳能产业化进程和技术开发的深化，太阳能光伏发电系统的效率、性价比将得到迅速提高。

因此，太阳能LED路灯具有极好的市场前景，而且也是开发可再生能源的一种最佳途径。开发和利用太阳能是远有前景，近有实效的事业。推广太阳能光伏发电技术在LED路灯照明中的应用是一个具有重大意义的课题。

二、工程研究内容和拟解决的关键问题研究内容：

1、白天如何充分利用太阳能给阀控铅酸式密封蓄电池充电。

2、夜晚如何根据大功率LED的特性控制蓄电池放电。

拟解决的关键问题：

1、将太阳能的最大功率点跟踪vMPPT）技术与蓄电池的多阶段充电方法有机结合起来，提咼系统对太阳能的利用率，延长畜电池寿命。

2、将LED的模拟调光与数字调光巧妙结合起来，使并联LED数目可以提前设

定，亮度可以分时段调整，从而增强控制器的通用性，有效延缓LED的光衰。

3、在电路工作在大电流恶劣的环境下，如何防雷和防电磁干扰，提高控制器的稳定性，延长

控制器的寿命。

三、工程研究与实施的基础条件

指导老师是中科院电工所博士毕业生，具有副教授职称，是电气信息工程学院基础创新实验室负责人，具有指导学生的丰富经验，2018年主持完成相关课题《太阳能LED

路灯照明的电源驱动与控制系统研究》，且已经通过省级签订，获国内领先。

本团队成员均来自电气学院电气自动化专业本科生，对电力电子技术有较强的兴趣。大二时，我们系统学过模拟电子技术、数字电子技术、电路等电子类专业基础课程，具备了一定的专业基础知识；自大二下学期起，我们就开始在系里电子创新实验室学习，自学了51单片机、高频电子线路、电力电子技术等课程，现在我们又系统学习了飞思卡尔单片机、控制理论的课程，已经基本完成电磁组的智能车设计，具备初步开发工程的技能。

四、工程实施方案

本工程拟采用的工作方案如图1所示

图1系统工作方案图

系统包括太阳能电池板组件、电压、电流和温度采集模块、同步Buck及其驱动模

块、阀控密封式铅酸蓄电池、LED恒流驱动模块、LED路灯和PIC单片机最小系统模块。太阳能电池组件为系统提供能源，单片机通过采集太阳能电池组件的输出电压来判别是白天还是黑夜，当检测到电池组件的电压高于一定值时，进入白天模式，单片机根据所采集的太阳能电池组件的输出电压、充电电流、蓄电池电压和环境温度等信号，控制同步Buck工作，实现对太阳能电池组件的最大功率点跟踪、蓄电池的分阶段充电和温度补偿；当检测到太阳能电池组件的输出电压小于一定值时，进入黑夜模式，单片机输出两路PWM控制LED专用恒流驱动芯片LT3755驱动LED路灯工作，根据LED的并联串数，一路PWM经过滤波后通过LT3755的模拟调光方式确定恒流源的输出电流，一路PWM通过LT3755的数字调光方式控制LED工作在全功率或半功率模式。

五、学校可以提供的条件

1、学校提供实验实训场地；

2、学校提供示波器、频率特性测试仪等仪器设备;

3、提供工程开发经费；

4、老师的支持和指导。

六、预期成果

1、完成具有较强通用性的大功率太阳能LED路灯控制系统软硬件设计

2、发表科研论文1-2篇。

3、研究报告1份。

七、经费预算参考资料以及打印复印费约1000元；

大功率LED、太阳能电池、蓄电池、电子元器件费、制板费等约15000元;

发表论文版面费约2500元；

市场调研，车旅、邮费等约1500元；

合计：大约20000元。

八、导师推荐意见

该组学生具有较强的独立思考和创新能力、具备初步科研和动手能力、对科学研究有浓厚兴趣。

学生所选工程具有一定的理论意义和学术思想、立论依据充分、研究内容和目标明确、研究方法和技术路线可行、选题有创新性和探索性。

同意申报！

签名：

年月曰

注：表格栏高不够可增加