独立式LED太阳能光伏照明系统的设计
太阳能LED路灯配置方案
太阳能LED路灯配置方案太阳能路灯方案、太阳能路灯设计、太阳能LED路灯配置1.系统组成系统由太阳能电池组件部分(包括支架)、LED灯头、控制器、蓄电池箱和灯杆几部分构成;太阳能电池板光效达到127Wp/m2,效率较高,对系统的抗风设计非常有利;灯头部分以1W白光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。
蓄电池箱以红砖材质砌成,美观耐用;箱内放置免维护铅酸蓄电池。
充放电控制器放置于灯杆内。
本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池,由于其维护很少,故又被称为“免维护电池”,有利于系统维护费用的降低;充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备(具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等)与成本控制,实现很高的性价比。
2.工作原理系统工作原理简单,利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出,经过充放电控制器储存在蓄电池中,夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右,充放电控制器侦测到这一电压值后动作,蓄电池对灯头放电。
蓄电池放电8.5小时后,充放电控制器动作,蓄电池放电结束。
充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
3.设计思想1,太阳能电池组件选型设计要求:长沙地区,负载输入电压24V功耗34.5W,每天工作时数8.5h,保证连续阴雨天数7天。
⑴长沙地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2,经简单计算北京地区峰值日照时数约为3.424h;⑵负载日耗电量 = = 12.2AH⑶所需太阳能组件的总充电电流= 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A在这里,两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天,1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数,0.85为蓄电池充电效率。
⑷太阳能组件的最少总功率数= 17.2×5.9 = 102W选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件,应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
独立光伏LED照明系统研究与设计
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独 立 光 伏 L D 照 明 系 统 工 作 时 ,光 伏 电 池 阵 列 E
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光 伏 电池 的输 出 电压 ( ; V) q —— 一 个 电 子 所 含 的 电 荷 量 ( . 16×1 0
充放 电 电路 采 用 Z t Spc双 向变 换 器 ,一 机 ea e i /
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缺点 。两 部分 电路 原 理 和结 构 十 分 相 似 ,同 时光 伏 L D照 明系统 充 电和 放 电不 会 同 时进 行 ,若 将 双 向 E 变换 器 引入 系统 ,可 简化 电路 结构 ,改 善 系统性 能 , 提高 系统 效率 。但 若 采 用 单 一 升 压 或 是 降压 功 能 的
太阳能LED照明系统的研究与设计
综上所述,基于LED的智能照明系统的设计与实现方法涵盖了硬件选型、电路 设计、软件编程等多个环节。随着科技的不断发展,我们有理由相信,基于 LED的智能照明系统在未来的发展中将会有着更为广泛的应用,为人们的生活 带来更多便捷和舒适。
谢谢观看
3、控制器的选用:控制器是太阳能LED照明系统的核心部件之一,主要作用是 控制电池板的充电和LED的放电。选择合适的控制器需要考虑电池板的功率、 LED的电流和电压要求等因素,以确保太阳能LED照明系统的ED照明系统存在的问题,可以采取以下优化措施: 1、采用高效LED:采用高效LED可以有效降低能耗,提高照明质量。
在过去的几年中,LED智能照明系统得到了快速的普及和发展。这主要得益于 其灵活的系统架构、多样的硬件设备以及智能化的软件控制。系统架构方面, LED智能照明系统通常采用模块化设计,便于扩展和升级;硬件设备方面, LED灯具、传感器、控制器等设备不断发展,为系统提供了更多功能和更高效 的实现方式;软件控制方面,借助嵌入式系统和云计算技术,可以实现远程控 制、场景设置、定时开关灯等功能,极大提升了用户的使用体验。
具体实现方法包括以下步骤:
1、LED灯具的选择与布局:根据应用场景和照度需求,选择合适的LED灯具型 号和功率,并确定灯具的布局方案。
2、传感器的选型与安装:选择合适的传感器型号,如光感、人感、温湿度等 传感器,根据实际需求进行安装和调试。
3、控制器的设计:选择合适的微控制器,如Arduino、Raspberry Pi等,根 据具体需求编写控制程序,实现对照明系统的智能化控制。
在实现LED智能照明系统的过程中,需要对其功能进行验证和测试。具体来说, 可以通过实验来验证系统的可行性和有效性。例如,通过调节LED灯具的亮度, 观察照明效果是否达到预期;通过定时控制功能,检查灯具是否能准时开关; 通过设置不同的场景模式,检查系统是否能根据环境自动调节照明效果。
太阳能LED照明系统的设计(最终方案)
I目录中文摘要ABSTRACT第一章引言1.1选题的背景和意义 (1)1.2国内外光伏发电发展现状......................1.2.1世界光伏产业的新进展及应用特点..............1.2.2我国光伏产业发展现状........................1.3光伏电源具有以下优势......................1.4新一代照明光源-白光LED......................1.5论文的研究目的和意义......................第二章太阳能LED照明系统的总体设计...................2.1太阳能LED照明系统的基本结构...................2.2控制器的整体结构第三章太阳能电池板3.1太阳能的工作原理和特性3.1.1太阳能电池的基本原理3.1.2太阳能电池的特性曲线3.2太阳能电池的最大功率跟踪3.2.1最大功率点跟踪原理3.3本系统采用的MPPT控制方式3.3.1功率比较法3.3.1.1功率比较法原理3.3.1.2功率比较法的算法设计3.4本章小结第四章主体电路的设计4.1整体电路设计4.1.1电源电路设计4.1.2 LED驱动电路4.2单片机的算法实现4.3 DC/DC变换器式 (25)4.3本系统采用的MPPT控制方式 (29)4.3.1功率比较法 (29)4.3.2最大功率的模糊控制 (32)4.4本章小结 (33)第五章太阳能LED照明系统光源优化的研究 (34)5.1超高亮白光LED的原理和特性 (34)5.1.1发光原理 (34)5.1.2工作特性 (34)5.2 LED照明系统光源亮度的提高方案 (35)5.2.1光度量参数及其测量方法 (35)5.2.2主要技术改进 (36)5.2.3 LED的布板 (37)5.3 LED照明光源散热问题的研究 (37)5.3.1半导体制冷的工作原理 (38)5.3.2半导体制冷的散热效果 (39)5.3.3半导体制冷的设计 (40)5.4本章小结 (40)六章结束语 (41)6.1本文所做的工作及得到的结论........................................................41有待于进一步研究的问题. (41)考文献 (43)谢 (46)录 (47)学期间发表的学术论文和参加的科研情况 (52)第一章引言1.1选题的背景和意义在世界能源短缺,环境污染日益严重的今天,充分开发并利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策。
太阳能LED路灯控制系统设计
太阳能LED路灯控制系统设计一、设计目标随着人们对环境保护意识的增强和能源消耗的压力,太阳能照明系统作为一种新型照明方式逐渐被广泛应用。
本设计旨在设计一套太阳能LED路灯控制系统,使其能够实现按需调节光照亮度、延长路灯使用寿命、提高能源利用效率和减少能源浪费。
二、系统组成该太阳能LED路灯控制系统主要由三部分组成:太阳能光电转换装置、储能装置和LED路灯控制装置。
1.太阳能光电转换装置:通过太阳能电池板将太阳能转化为电能,并将其充电送到储能装置。
太阳能电池板应根据实际情况选择合适的功率,以满足夜间照明需求。
2.储能装置:由电池组成,用于存储白天由太阳能电池板转化的电能,以供夜晚照明使用。
储能装置应具有较大的容量和高效的充放电特性,以确保路灯能够持续工作数天。
3.LED路灯控制装置:主要由控制器、传感器和LED路灯组成。
控制器采用微处理器控制,能够根据不同的环境条件和光照需求调节路灯的亮度,实现节能调光。
传感器可以负责检测环境亮度和电池电量,以便对路灯的亮度进行调节,并进行充电和放电管理。
LED路灯采用高效节能的LED光源,能够提供优质的照明效果。
三、系统工作原理当太阳能电池板接收到太阳能并转化为电能时,控制器通过传感器来调节LED路灯的亮度。
在光线较暗的时候,控制器会自动提高LED路灯的亮度,以确保良好的照明效果。
当光线足够亮时,控制器会自动降低LED路灯的亮度,以实现节能减排的目的。
储能装置起到了存储电能的作用,当夜晚来临时,路灯可以从储能装置中获取电能来提供照明。
当电池电量较低时,控制器会自动调整LED路灯的亮度,以延长电池的寿命。
同时,控制器也会监测电池电量,当电量过低时,会自动调节LED路灯的亮度或者关停路灯,以充电恢复电量。
四、系统特点1.节能环保:太阳能光电转换装置将太阳能转化为电能,具有非常高的能源利用效率,是一种非常环保的照明方式。
而LED路灯作为光源,比传统的荧光灯和白炽灯更加节能。
独立光伏系统的优化设计
独立光伏系统的优化设计上海电力学院杨金焕 葛亮 陈中华 谈蓓月 蒋秀丽 高兰香一.光伏系统优化设计原则• 在充分满足用户负载用电需要的条件下, 尽量减少 太阳电池和蓄电池的容量,以达到可靠性和经济性 的最佳结合。
• 光伏系统和产品要根据负载的要求和当地的气象及 地理条件,进行专门的优化设计。
• 要避免盲目追求高可靠性或低成本的倾向。
• 光伏系统设计的依据是:按月能量平衡。
二. 光伏系统分类•按供电方式大致可分为三大类:• 独立系统 • 并网系统 • 混合系统三.独立光伏系统• 通常是指没有任何辅助电源,光伏系统是唯一电力 来源的电源系统。
• 在一般情况下,负载用电规律和太阳日照时间不相 符合,所以必须配备储能装置。
• 由于独立光伏系统没有备用电源,所以应当进行严 格的优化设计,以达到既能保证负载的长期可靠运 行,又能使系统规模最小,节省投资费用的目的。
四.负载类型• 按使用时间来分,大致可分为: • 均衡性负载:是指每天工作时间都相同的负载, 对于耗电量月平均变化不超过10%的情况,也 可当作均衡性负载。
• 季节性负载:负载耗电量随季节而变化。
• 随机性负载:负载耗电量没有一定规律。
• 先讨论用于均衡性负载的优化设计五. 优化设计步骤1.确定负载耗电量: • 分别列出各种用电负载的耗电功率并乘以每天平均 使用时间,累计求和,得出负载每天所消耗能量 E(Wh)。
• 根据蓄电池及逆变器等要求,确定太阳电池方阵工 作电压V ,通常为12伏的倍数。
• 由此求出负载每天耗电量: QL = E / V 单位(Ah/d)2. 计算方阵面上太阳辐照量• 先选择某个方阵倾角β,根据当地的气象及地 理资料,计算出方阵面上各个月份的太阳辐照 2 H ( kwh / m ⋅ d )。
量 t 注意:单位换算成 即等于每天的峰值日照时数。
( kwh / m 2 ⋅ d ) 后,在数值上各个月份的 Ht 并不相同,所以对应于某个方阵 倾角β ,有12个数值,其中最小的为Htmin ,取平 均值为 H t 。
太阳能路灯照明系统设计与实现
太阳能路灯照明系统设计与实现太阳能路灯照明系统是利用太阳能光伏发电技术,将太阳能转化为电能,并储存起来,然后利用储存的电能来为路灯提供照明。
具体原理如下:1. 光伏发电原理太阳能光伏板利用光电效应,将太阳光直接转化为电能。
当太阳光照射到光伏板上时,光能激发光伏板内的电子,形成电流,从而产生电能。
2. 电池储能光伏板产生的电能通过太阳能控制器存储到电池中。
电池起到储存电能的作用,能够在没有太阳能照射时继续为路灯照明提供电能。
3. 路灯照明太阳能控制器监测环境光线,当环境光线足够暗时,控制器自动开启路灯,利用储存的电能为路灯提供照明。
二、太阳能路灯照明系统的设计步骤1. 确定光伏板安装位置首先需要确定太阳能光伏板的安装位置,应选取没有大面积遮挡物、阳光充足的地方进行安装。
2. 选用合适的太阳能光伏板和蓄电池根据实际需求和环境条件,选择适合的太阳能光伏板和蓄电池,确保能够有效地转化太阳能并储存电能。
3. 配置太阳能控制器和LED路灯选用高效的太阳能控制器和LED路灯,太阳能控制器能够根据光线的变化来控制路灯的开关,LED路灯具有高亮度、低功耗的特点。
4. 搭建太阳能路灯照明系统根据设计要求,进行光伏板、蓄电池、太阳能控制器和LED路灯的搭建和连接,形成完整的太阳能路灯照明系统。
5. 进行系统调试和检测对搭建好的太阳能路灯照明系统进行调试和检测,确保系统的各项功能正常运行。
以某城市市政道路照明改造工程为例,采用了太阳能路灯照明系统进行照明改造。
该太阳能路灯照明系统由多个太阳能光伏板、蓄电池、太阳能控制器和LED路灯组成,覆盖了城市主干道和重要交叉路口的照明需求。
该太阳能路灯照明系统经过多次现场测试和调试,确保了系统的正常运行。
在使用过程中,该系统能够有效地利用太阳能进行充电,保证了路灯的正常照明。
与传统的路灯相比,太阳能路灯照明系统具有节能、环保、可靠性高等优点,受到了业主和市民的一致好评。
1. 节能环保太阳能作为清洁、可再生的能源,利用太阳能照明系统可以节约传统能源的消耗,减少环境污染。
光伏电源LED照明系统的研究
光伏电源LED照明系统的研究摘要:随着人们节能环保意识的不断增强,人们愈发重视太阳能在照明系统中的应用。
基于此,文本将对一种光伏和市电双供电模式的LED照明系统进行概述,并探究总结该照明系统的设计思路,以供参考。
关键词:光伏电源;LED;照明系统光伏电源LED照明系统是一种利用太阳能发电和供电的新型照明系统,具有显著的节能降耗效果。
随着近几年电力资源紧缺问题的日益凸显,光伏电源LED照明系统的设计和应用愈发受到社会各界的关注。
因此,加强对光伏电源LED照明系统的设计研究,对于提高系统的稳定性和节能降耗效果具有积极的意义。
一、光伏电源LED照明系统概述现阶段所使用的光伏电源LED照明系统,兼具光伏供电和市电供电两种供电模式,正常状态下为光伏发电供电,特殊情况下由市电辅助供电,这样既能够达到“节能降耗”的效果,又能够保证照明系统的工作稳定性。
在系统设计方面,当前广泛使用的光伏电源LED照明系统主要由光伏发电系统、蓄电池、市电供电系统、光照度传感器、继电器、双模LED灯、人体红外传感器等系统元件组成[1]。
其中:利用继电器将双模LED灯与蓄电池、单片机分别连接,单片机再与光照度传感器连接,由此便可是实现通过光照度传感器、红外传感器对双模LED灯的控制,即光照度传感器检测到当前照明系统所在空间光照度过低时,会自动打开双模LED灯,进行12V 低能耗弱光照明;此时,若红外传感器检测到有人或车辆将要经过此区域时,单片机会智能控制双模LED灯转为24V强光照明。
整个过程中,系统会对蓄电池电能储量情况进行实时检测,若在天气因素、设备故障因素的影响下,蓄电池中的电能不足以支持双模LED灯运行,则控制系统会自动切换到市电供电模式,确保照明系统正常工作[2]。
二、光伏电源LED照明系统设计思路(一)光伏发电系统设计作为光伏电源LED照明系统的主要供电系统,光伏发电系统在设计时,应包含以下功能元件:(1)光伏板组件。
通过该组件接收太阳光,将其太阳能转化为电能。
太阳能LED灯照明原理(精)
太阳能照明原理、组成及控制系统核心提示:随着全球能源的日益紧张,太阳能光伏照明得到了迅速发展。
在太阳能照明灯的设计中涉及多个环节,其中任何一个环节出现问题都会造成产品缺陷。
为了提高照明系统发电量的利用率,克服系统缺电带来的不足,在太阳能照明系统的发展中,人们不断的对照明系统常用的... 随着全球能源的日益紧张,太阳能光伏照明得到了迅速发展。
在太阳能照明灯的设计中涉及多个环节,其中任何一个环节出现问题都会造成产品缺陷。
为了提高照明系统发电量的利用率,克服系统缺电带来的不足,在太阳能照明系统的发展中,人们不断的对照明系统常用的控制模式进行分析,设计各种实际可行的工作模式,同时光源技术也在不断的更新换代中,蓄电池的充电模式也在不断的研究探索中有效利用率越来越高。
在太阳能各个组成部分的发展和协调中,太阳能照明系统正在不断发展完善。
一、太阳能灯的原理及组成太阳能灯具系统为直流型独立光伏系统,其工作原理如图1所示。
太阳能电池组件将太阳能转化为电能,通过控制器进行控制及保护,将电能转变为化学能储存在蓄电池中。
当用电时,蓄电池再将化学能转化为电能,供直流负载使用,或者通过逆变器逆变为交流电供交流负载使用。
只有当长时间无光照以致电池中的电能用完时,这个装置才停止工作。
太阳能楼道灯包括有—个安装在建筑物楼顶的太阳能电池和安装在各个楼层的照明灯,以及统一安放的蓄电池,充放电控制器。
蓄电池与各楼层的照明灯通过导线连接。
负载采用LED灯具,并配合声光控开关工作。
白天,太阳能电池组件在一定强度的太阳光照射下产生电能,通过太阳能充放电控制器存储到蓄电池内;夜晚,蓄电池通过充放电控制器为负载提供电能。
通常,太阳能系统在设计时会根据实际情况增大蓄电池的容量,队保证阴雨天的照明。
太阳能路灯由以下几个部分组成:太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳,有的还要配置逆变器。
1、太阳能电池板太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,也是太阳能路灯中价值最高的部分。
小型独立光伏发电系统的分析与设计
小型独立光伏发电系统的分析与设计一、本文概述随着全球能源危机的日益加剧,可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。
其中,光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式,具有巨大的发展潜力。
小型独立光伏发电系统作为一种将太阳能转化为电能的系统,具有独立性、灵活性、环保性等优点,特别适用于偏远地区、家庭及小型商业场所等场合。
本文旨在全面分析小型独立光伏发电系统的设计与应用。
我们将对光伏发电的基本原理进行介绍,包括光伏效应、太阳能电池的工作原理等。
我们将详细探讨小型独立光伏发电系统的设计要点,包括太阳能电池的选择、储能系统的设计、逆变器的选型等。
我们还将对系统的性能评估与优化进行探讨,以提高系统的发电效率和稳定性。
通过本文的阐述,我们希望能够为小型独立光伏发电系统的设计与应用提供有益的参考和指导,推动其在实际应用中的普及和发展。
我们也期待通过本文的探讨,激发更多研究者和工程师对可再生能源领域的兴趣和研究热情,共同为构建绿色、可持续的能源体系做出贡献。
二、光伏发电技术基础光伏发电,又称太阳能发电,是一种利用光生伏特效应将太阳能直接转换为电能的发电方式。
其基本原理是,当太阳光照射到光伏电池上时,光子与电池内的半导体材料相互作用,使得电子从原子中逸出,形成光生电流。
这个过程不涉及任何机械运动或其他形式的中间能量转换,因此光伏发电是一种清洁、高效且静音的能源转换方式。
光伏发电系统的核心组件是光伏电池(也称为太阳能电池),它通常由硅、硒、铜等半导体材料制成。
光伏电池的性能主要受到其转换效率、耐久性、制造成本等因素的影响。
转换效率指的是光伏电池将光能转换为电能的效率,它受到电池材料、结构、制造工艺等多种因素的影响。
耐久性则关系到光伏电池的使用寿命和维护成本,而制造成本则直接决定了光伏发电的经济性。
除了光伏电池,光伏发电系统还包括了逆变器、储能装置、支架等其他组成部分。
逆变器的作用是将光伏电池输出的直流电转换为交流电,以适应大多数电力系统的需求。
太阳能路灯照明系统设计与实现
太阳能路灯照明系统设计与实现随着社会的进步和科技的发展,人们对环境保护和节能减排的意识不断提高。
在城市建设中,照明系统是必不可少的一部分,而传统的路灯照明系统会消耗大量的电能,给环境带来负面影响。
越来越多的城市开始采用太阳能路灯照明系统来替代传统的路灯系统,以实现节能减排和环境保护的目的。
本文将重点介绍太阳能路灯照明系统设计与实现的相关内容。
一、太阳能路灯照明系统设计原理太阳能路灯照明系统是利用太阳能作为能源,通过太阳能光伏电池板将太阳光转化为电能,通过充电控制器存储电能,并通过LED灯具进行照明的系统。
其设计原理如下:2. 蓄电池:蓄电池是太阳能电池板所产生的电能的储存器,一般采用锂电池或铅酸蓄电池。
在光照不足或夜晚无法获取太阳能时,蓄电池将储存的电能释放用于供给LED灯具照明。
3. LED灯具:LED灯具是太阳能路灯照明系统的照明设备,LED灯具具有高效节能、长寿命等优点,能够满足路灯照明系统的需求。
4. 控制器:控制器是太阳能路灯照明系统的中枢,通过充电控制、亮度调节、时间控制等功能,实现太阳能电池板的充电、蓄电池的充放电控制和LED灯具的开关和亮度调节。
太阳能路灯照明系统的设计流程主要包括需求分析、方案设计、系统实施、系统测试和维护管理五个阶段。
1. 需求分析:首先根据实际使用环境和照明需求,对太阳能路灯照明系统的需求进行分析,包括照明范围、亮度要求、工作时间等。
2. 方案设计:在需求分析的基础上,设计合理的太阳能路灯照明系统方案,包括太阳能电池板的选型、蓄电池的选型、LED灯具的选型、控制器的选型等。
4. 系统测试:在系统实施完成后,对太阳能路灯照明系统进行测试,包括太阳能电池板的光能转换效率测试、蓄电池的充放电测试、LED灯具的亮度和光照范围测试等。
5. 维护管理:太阳能路灯照明系统的维护管理包括定期清洁太阳能电池板、检查蓄电池状态、LED灯具的维修等,保障系统的正常运行。
太阳能路灯照明系统相比传统路灯系统有着诸多优势,主要包括节能环保、长寿命、低维护成本等。
小型家庭独立太阳能光伏发电系统毕业设计
小型家庭独立太阳能光伏发电系统毕业设
计
研究目的
本毕业设计旨在研究并设计一套适用于小型家庭的独立太阳能
光伏发电系统,以实现对家庭用电的满足,同时减少对传统火力发
电的依赖,降低能源的消耗,达到环境保护的效果。
系统设计
该系统由太阳能光伏板、电池组、逆变器、控制器和负载组成。
在白天,太阳能光伏板会将阳光转化为电能储存在电池组中,夜晚
通过逆变器将电池组中的直流电转化为交流电以驱动负载。
系统优势
与传统的火力发电相比,独立太阳能光伏发电系统具有以下优势:
1. 环保节能:可减少传统能源的消耗,减少二氧化碳等有害气体的排放。
2. 经济实用:独立系统的价格较传统电网便宜,长期使用后可以降低家庭能源支出。
3. 稳定性高:在阳光充足的情况下,独立太阳能光伏发电系统可以长时间工作而不会间断。
结论
本文研究了一种适用于小型家庭的独立太阳能光伏发电系统,从系统设计、优势等方面进行了分析,并论证了这种系统在节能环保、经济实用和稳定性等方面皆有优势。
推广该系统的使用,可以在家庭生活中起到重要的作用。
独立光伏发电系统设计和优化
独立光伏发电系统设计和优化一、引言独立光伏发电系统的设计和优化是一个重要而具有挑战性的课题。
在这篇文章中,我们将从多个方面探讨独立光伏发电系统的设计和优化。
二、独立光伏发电系统概述独立光伏发电系统是指不依赖于电网的独立电源系统,它利用太阳能通过光伏发电板将太阳能转化为电能,通过电池进行储能,然后再通过逆变器转换为交流电来供电。
该系统通常用于远离电网的地区、应急备用电源、移动通讯基站等场合。
三、独立光伏发电系统设计1. 光伏发电板的选择光伏发电板质量的好坏直接影响了光伏系统的性能和寿命。
因此,在选择光伏发电板时应注意以下几点:一是看材质,优先选择高效率、高品质的硅晶光伏板;二是看转化效率,尽量选择转化效率高的光伏板;三是看温度系数,温度系数低的光伏板更适合炎热的气候环境。
2. 电池的选用电池的选用是独立光伏发电系统设计中至关重要的一环。
在选用电池时应该关注以下几点:一是看品质,选择质量好的电池,以确保其寿命和安全性;二是看容量,要根据实际情况选择适当的容量,不要过小过大;三是看性价比,要综合考虑品质、容量、价格等因素进行选择。
3. 逆变器的选择逆变器是将直流电转换为交流电的设备,也是独立光伏发电系统中的重要组成部分。
在选择逆变器时应注意以下几点:一是看质量,选择质量好的逆变器,以确保其寿命和安全性;二是看容量,要根据实际情况选择适当的容量,不要过小过大;三是看波形,选用波形质量好的逆变器,以保证供电的稳定性和质量。
四、独立光伏发电系统优化1. 系统性能优化系统的性能优化是独立光伏发电系统中的重要环节。
可以通过使用优质的组件、进行系统布局优化、增加电池储能容量等方式来提高系统性能。
2. 储能系统优化储能系统的优化是独立光伏发电系统中的关键部分。
可以通过增加电池数量、提高充电电流、使用更高品质的电池等方式来优化储能系统,提高系统的发电效率和稳定性。
3. 系统运行优化系统的运行优化是指通过对系统的运行进行监测和调节来优化系统的整体性能。
太阳能LED路灯照明系统设计(毕业设计)
广西大学毕业设计(论文)任务书课题名称太阳能LED路灯照明系统设计学院物理科学与工程技术专业电子科学与技术班级 06级1班学号**********姓名郭卫指导教师陆翔二O一 O 年六月二日摘 要近年来,随着太阳能发电产业的迅速发展,光伏应用的领域正在逐渐扩大,各种光伏新产品不断涌现。
这种光伏技术被公认为是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一。
已开始在美国、法国、日本等发达国家很多地区得到广泛应用。
研究方法是设计步骤中的核心问题。
对方法的研究过程中,最终采用了PIC16F716的PWM限流控制器,该控制器为结合铅酸蓄电池充放电特性和太阳电池伏安特性,专为负载LED灯具设计的一款充放电控制器,其利用PWM技术对LED进行稳压限流供电,从而达到延长LED使用寿命的目的。
此外,充电电路太阳能路灯系统是利用太阳能电池的光伏效应将太阳光能直接转换成电能,选择一种合适的蓄电池的充电管理模式,并要求对电压的实时监测,及时配合控制器的指令控制最终能够有效的完成白天利用太阳能电池板对蓄电池充电,晚上蓄电池释放能量点亮LED 灯,并且在阴雨天气的状况下,能够持续供电3~4天。
并且充电电路分别对保护电压、浮充点电压,恢复电压时进行不同的充电方式,再用于照明的系统。
经过调试试验等最终证实了,在照明路灯中,作为技术和艺术相结合的太阳能照明系统-太阳能LED路灯,因具备环保、节能、发光效率高等诸多优点,是的太阳能LED灯照明技术正在成为照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。
关键词:太阳能LED路灯放电路 PWM控制光伏效应目 录第一章 绪 论 (1)1.1 前言 (1)1.2 技术指标和系统功能 (1)1.2.1 系统技术指标: (1)1.2.2 系统功能 (2)第二章 系统方案论证及选择 (3)2.1 方案比较与论证 (3)2.1.1太阳能电池板的选择 (3)2.1.2 蓄电池的选择对比 (3)2.1.3 照明灯具的选择 (4)2.1.4 控制器芯片的选择 (5)2.2 方案的配置与计算 (6)2.2.1方案的配置 (6)第三章 系统设计的理论分析 (7)3.1太阳能照明系统电路总体分析 (7)3.2太阳能光伏发电的理论 (7)3.3控制器设计的理论基础 (8)3.4 蓄电池的充放电原理 (8)3.5 LED的驱动原理 (9)第四章 系统的硬件设计 (10)4.1系统电路框图 (10)4. 2 控制模块的硬件设计 (11)4.2.1充电电路的设计 (11)4.2.2放电电路的硬件设计 (12)4.2.3 LED指示电路 (12)4.2.4控制器电源稳压电路的硬件设计 (13)4.2.5外围电路的硬件设计 (14)4.3 LED的连接方式 (14)4.4 硬件设计的原理流程图 (14)4.5硬件系统总图 (15)第五章 软件设计 (17)5.1系统软件框图 (17)5.2系统主要程序编辑 (17)5.2.1PWM模式的选择 (17)5.2.2检测程序的流程 (17)第六章 实验结果与分析 (20)6.1实验的性能分析 (20)6.2实验结果 (21)第七章 产品经济可行性分析 (22)7.1成本对比估算 (22)7.2设计的前景展望 (23)结束语 (25)参考书目 (26)致 谢 (28)第一章 绪 论1.1 前言太阳能LED照明是未来照明的方向,其最大特点为:环保、节能、发光效率高,因此使它将逐步取代传统光源。
图一led光伏照明系统图
图一led光伏照明系统图图二太阳能电池板给直流负载供电的系统框图
图三太阳能电池板给交流负载供电的系统框图
图四太阳能电池发电原理图
图五P-N结太阳能电池等效电路
图六太阳电池I-V曲线
图七放电深度与过充系数对蓄电池寿命的影响
图八二阶段法充电特性
图九光伏充电流程图
图十光伏系统的逆变器主拓扑结构
图十一led电压电流控制原理
图十二降压升压式LED驱动原理图
图十三电路结构原理图
图十四充电电路图
图十五放电电路图
图十六LED指示灯路灯
图十七电源稳压电路图
图十八软件流程图
图十八软件流程图。
LED光伏太阳能照明系统设计毕业论文
LED光伏太阳能照明系统设计毕业论文目录第1章绪论 (1)1.1 太阳能照明的优点 (1)1.2 太阳能照明发展的趋势 (2)1.3 太阳能路灯与普通路灯比较 (3)第2章设计方案论证 (5)2.1 设计思路及原则 (5)2.2 设计要求 (5)2.3 方案选择 (5)第3章系统总体方案 (7)3.1 太阳能路灯照明系统基本组成 (7)3.2 太阳能路灯照明系统工作原理 (7)第4章系统硬件设计 (9)4.1 照明负载 (9)4.2 太阳能电池板 (10)4.2.1 太阳能电池板组件 (10)4.2.2 太阳能电池组件支架 (12)4.3 蓄电池 (14)4.3.1 蓄电池原理及特性 (14)4.3.2 蓄电池的种类和应用 (15)4.3.3 铅酸蓄电池的工作原理 (16)4.3.4 蓄电池充电 (17)4.3.6 蓄电池给LED供电 (18)4.4 蓄电池和太阳能板的选用 (19)4.5 过充、过放控制电路 (20)4.6 时钟显示电路结构及工作原理 (21)4.7 存储器AT24C02 (24)第5章系统控制器设计 (27)5.1 控制器结构 (27)5.2 电压采集与电池管理 (27)5.3 负载输出控制与检测电路 (28)5.4 电源电路设计 (31)5.5 系统软件设计 (31)第6章结论 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录Ⅰ (39)附录Ⅱ (45)附录Ⅲ (56)第1章绪论1.1太阳能照明的优点无论是现在还是将来,太阳能都拥有广阔的市场前景。
潜力无限的太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。
同时,使用太阳能也是一个明智的财务选择。
如果使用太阳能电池板为您的住宅供电,在收到每个月的电费单时,您就能体会到这一点。
另外,太阳能是环保的选择,如果您知道使用太阳能将为您的孩子留下一个更环保的美好世界,您一定会感到自豪。
如今,全球的光伏 (Photovoltaic, PV) 太阳能供不应求,是增长最快的可再生能源之一。
太阳能LED路灯控制系统的设计
太阳能LED路灯控制系统的设计摘要:本文介绍了一种基于太阳能的LED路灯控制系统的设计,该系统利用太阳能电池板收集太阳能,通过控制器控制LED路灯的亮度和时间。
该系统具有节能环保、无需外部电源、维护成本低等优点,可广泛应用于城市道路、公园、广场等场所。
关键词:太阳能;LED路灯;控制系统;亮度;时间一、引言随着现代城市发展的不断壮大,对于城市道路照明的需求不断增加。
传统的路灯采用灯丝作为光源,不仅功率大、损耗严重,而且还存在安全隐患。
而太阳能LED路灯由于其节能环保、无需外部电源、维护成本低的优点,成为城市道路照明的新宠。
本文介绍了一种基于太阳能的LED路灯控制系统的设计,通过太阳能电池板收集太阳能,控制LED路灯的亮度和时间。
二、系统设计太阳能LED路灯控制系统由太阳能电池板、控制器、LED灯等部分组成,具体实现过程如下:1. 太阳能电池板太阳能电池板是系统的核心部分,可将阳光转化为电能,为LED路灯提供电力。
太阳能电池板需要安装在 LED路灯顶部或周围,能够充分吸收阳光。
2. 控制器控制器是太阳能LED路灯的核心,能够实现对LED路灯的亮度和时间的控制。
控制器通过检测太阳能电池板的电量、光照强度等参数,自动调节LED路灯的亮度和开关时间。
3. LED灯LED灯是太阳能LED路灯的光源,主要用于城市道路、公园、广场等灯光照明。
LED路灯不仅节能环保,而且寿命长。
此外,LED灯的亮度可以通过控制器调节,适应不同环境需求。
三、系统特点1. 节能环保太阳能LED路灯采用太阳能电池板作为电源,不需要外部电源供应,可以节省大量的电力资源。
此外,LED灯作为绿色光源,与传统的灯管相比,也减少了对环境的污染。
2. 无需外部电源太阳能LED路灯的电源是太阳能电池板,不需要外部电源的供应,可以节省电费和电力消耗。
3. 维护成本低太阳能LED路灯的寿命长,不仅减少了更换灯泡的频率,而且减少了对路灯的维护成本。
此外,在使用过程中,LED路灯的亮度和开关时间可以根据实际需求进行调整,避免了无效能耗。
太阳能供电的LED照明系统设计
此之外 , 芯片 内部还 包括一个输入欠压检 测 电路 以对充 电周 期进行初始化 。同时使用 U C 3 9 0 6 只需很少 的外部元器件 就 可 以实 现对 密封 铅酸 蓄 电池 的快速 精确 充 电, 电路 搭建 简
单。
数值为 0 . 5 — 0 . 6 V, 通过 光照在界面层 产生 的电子一 空穴对越 多, 形成 的 电流越 大 。界面层吸 收的光 能越多 , 同样 形成 的 电流 也越大 。 目前应 用和研 究的太 阳能 电池 主要有硅 太 阳
石化 能源危机 时代 的降临和 能源使 用成本 的全面 上涨
正 加 剧 了世 界 能源 危 机 , 世 界 各 国都 在 寻 求 解 决 能 源 危 机 的 办法n 。 。一 条 道 路 是 寻 求 新 能 源 和 可 再 生 能源 的 利 用 ; 另 一
U C 3 9 0 6的一个 非 常重 要特 性 就是 具 有精 确 的基 准 电 压, 其基准 电压 随环境温度 而变 , 且变 化规 律与铅酸 电池 电 压 的温度特 性完全一致 。同时, 芯片只 需 1 . 7 mA的输入 电流 就 可工作 , 这样 可 以尽 量减小 芯片 的功 耗 , 实现对 工作环 境
i ; 学术探讨 应用技术与研究
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能耗 , 同时有望发展成 为借助 于并 网技术 实现 蓄电池充放 能量 的技术 方案 。
太阳能照明系统的设计原则与色温选择指南
太阳能照明系统的设计原则与色温选择指南随着环保意识的增强和能源危机的加剧,太阳能照明系统成为了一种受到广泛关注的照明方案。
太阳能照明系统的设计涉及到多个方面,包括光源的选择、光线的控制和能源的管理等。
本文将从设计原则和色温选择两个方面,为读者提供太阳能照明系统的设计指南。
首先,太阳能照明系统的设计原则是确保充分利用太阳能资源,提供高效、稳定的照明效果。
在选择光源时,应优先考虑使用LED灯,因为LED灯具有高效节能、寿命长等优点。
此外,还应根据实际需求选择适当的光源功率和数量,以确保照明效果的满足。
其次,光线的控制也是太阳能照明系统设计中的重要环节。
在室内照明设计中,应根据不同区域的功能需求,合理布置光源。
例如,在工作区域应保证光线充足、均匀,而在休息区域则可以选择柔和的光线。
此外,还可以通过调节灯具的亮度和颜色来实现不同场景下的照明需求。
能源管理是太阳能照明系统设计中不可忽视的一部分。
为了充分利用太阳能资源,应合理设计光伏发电系统和储能系统。
光伏发电系统应考虑太阳能辐射强度、光伏板的安装角度和朝向等因素,以提高发电效率。
储能系统则应具备足够的容量和高效的充放电性能,以确保夜间或阴天时的照明需求。
除了以上的设计原则,色温的选择也是太阳能照明系统设计中需要注意的一点。
色温是指光源发出的光线的颜色,常用的单位是开尔文(K)。
一般来说,色温在2700K到6500K之间的光源被认为是适宜的,其中2700K的光源偏暖黄色,6500K 的光源偏冷蓝色。
在室内照明设计中,可以根据不同区域的功能和氛围需求选择不同的色温。
例如,2700K的暖黄色光源适用于卧室和客厅,可以营造出温馨舒适的氛围;而5000K的自然白色光源适用于办公区域和厨房,可以提高工作效率和食物的色彩还原度。
总之,太阳能照明系统的设计需要考虑光源的选择、光线的控制和能源的管理等多个方面。
在实际设计中,应根据实际需求和环境条件,合理选择光源的功率和数量,优化光线的控制,提高能源利用效率。
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第44卷第2期2010年2月电力电子技术PowerElectronicsV01.44.No.2February,2010独立式LED太阳能光伏照明系统的设计艾叶,刘廷章,王世松(1。
上海大学,上海200072;2.上海市电站自动化技术重点实验室,上海200072)摘要:设计了一种独立式LED太阳能光伏照明系统。
利用改进的增鼍电导法对太阳能电池输出进行最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking,简称MPPT)控制,根据独立式太阳能LED照明系统的工作特性。
采用一种新型的MPPT充电控制策略。
设计了大功率白光LED灯具恒流驱动电路及自动调光功能,用于维持室内照度的稳定。
关键词:太阳能电池;最大功率点跟踪;充放电控制中图分类号:TM615文献标识码:A文章编号:1000—100X(2010)02-0018-02DesignofaStand-aloneLEDPhotovoltaicIlluminatceSystemAIYe,LIUTing—zhang,WANGShi—song(1.Sha.gh面Unwe糟ity,鼬彻助威200072,China;2.ShanghaiKeyLaboratoryofPowerStationAutomationTechnology,鼢饥办面200072,China)Abstract:Thispaperpresentsstand-alonesolarLEDphotovoltaieiUuminancesystem.Theontputpowerofthesolararrayiscontrolledbyimprovedincrementalconductancemaximumpowerpointtracking(MPPT)method.Basedthechar-acteristicsofstand—alonesolarLEDilluminancesystem,anovelchargingstrategybasedMPPTisemployed.AdrivingcircuitoflargepowerLEDandtheautomaticdimmingcontroldesignedformaintainingstableindooriiluminance.Keywords:photovoltaicceH;maximumpowerpointtracking;chargeanddischargecontrolFoundationProject:SuppoMedbyInnovationProgramofShanghaiMunicipalEducationCommission(No.09YZ32);Sub-projectofSpecialSubjectof“PhotoelectronandLED”ofShanghaiMunicipalEducationCommission(No.09DZl141502);ScienceEducationProgramofDeltaPowerElectronic(No.DREG2008004)1引言随着经济的发展,各国对能源的需求越来越大。
太阳能光伏发电是世界公认的技术含量最高、最有发展前景新能源。
太阳能电池板和LED均由半导体材料构成.半导体材料技术的日益完善必将推动太阳能和LED的进一步发展11-21。
文中将太阳能和LED相结合.提出了一种独立式太阳能照明系统的解决方案。
设计了高效率的大功率白光LED驱动模块。
2系统框架系统在白天通过太阳能电池板将太阳能转换成电能存储起来,然后在晚上供给照明设备。
该系统采用了阀控密封铅酸蓄电池(VRLA)作为电能存储设备,同时将大功率白光LED作为照明设备。
图l示出系统框架结构图。
遂整日三墼珈兰竺兰口:攀:口颦划删PW觥M]I孵施鑫流豳LED'-信孵f号CJl燃控制信号l儿传感器I坊幽I住桀l7嬲皂乎IDsP微拄制器亡===I基金项目:上海市科委科研创新项目(09YZ32);上海市科委“光电子与LED”专项课题子课题(09DZll41502);台达电力电子科教发展计划项目(DREG2008004)定稿日期:2009一ll—16作者简介:艾叶(1986一),男,江西抚州人,硕士研究生,研究方向为电力电子技术及绿色照明。
18充电管理模块对太阳能电池板阵列进行最大功率点跟踪(MPPT)。
并对蓄电池进行充电,LED驱动模块采用蓄电池中的电能对大功率白光LED阵列进行驱动:系统采用DSP微控制器进行MPPT控制、蓄电池充电管理和LED驱动控制。
3充电控制和能量管理策略3.1充电管理模块图2示出充电管理模块的框图。
Flyback变换器将太阳能电池板阵列与蓄电池相连接。
同时对太阳能电池板阵列进行MPPT。
Flyback变换器Ⅷ‘_丰{VQI.一、Ⅷlc牛GnT:If一]¨TL.』.J.J一。
r一……一一一一一…一’’’。
太…能PWMI蓄电池端电压年¨电池板阵列控制f占号lI乜流采样DSP微控制器计算太阳能输f}{』JJ牢并调整PWMI‘i空比输…图2充电管理模块框图3.2太阳能电池的MPPT算法在不同的温度和辐射强度下,太阳能电池的最大功率点(MPP)的位置不同;而在一定的温度和辐射强度下,太阳能电池具有唯一的MPP,输出P-V曲线呈单峰特性13】。
根据线性电源原理,当负载等效电阻与电源的等效内阻相等时,电源输出功率达到最大值。
由太阳能电池和控制器中的DC/DC变换电路组成的电源具有强非线性。
但在极短的时间内万方数据独立式LED太阳能光伏照明系统的设计可以认为是线性的14J。
因此在该时间内.通过调节DC/DC变换电路的PWM控制信号的占空比.使负载的等效电阻与太阳能电池的等效内阻相等。
即太阳能电池的输出功率达到最大.进而提高太阳能电池的利用率。
MPPT算法的实现实际就是系统根据太阳能电池本身的输出电压、电流来确定其MPP闱。
文中采用一种改进型增量电导法来实现MPPT控制。
太阳能电池的输出功率%是太阳辐射强度、电池温度以及负载等效电阻的函数,可以表示为:PPv-‰(1)式中:%,,Ⅳ分别为太阳能电池的输出电压和电流。
将式(1)两边分别对‰求导得:上.卫盟:且+盟f2、U州aU附U州1dUpv、‘’定义G.AG分别为太阳能电池的瞬时电导和增量电导,G=州%,AG=一出√d‰。
易知当G>AG时,aped‰>0;当G=AG时,dPpv/dUev=0;当G<AG时,酬㈣。
当G>AG时,坼v<U唧,(‰为MPP处电压)。
反之亦然。
增量电导MPPT算法通过周期性地检测太阳能电池的工作电压和电流来进行差分运算,以寻找G=AG的电压工作点。
若工作点在MPP左侧,则增加Upv;反之,则减小‰;若工作点在MPP处,保持‰不变,从而使%最大。
由太阳能电池的输出特性可知,MPP左侧区域的范围约为右侧区域的3~5倍(近似取4倍)。
左侧电流变化速度慢,右侧电流变化速度快。
因此对增量电导法作如下改进:在MPP的左侧.当电流变化速度小于7%时.采用4AD(AD为占空比D的增量)的变化步长:而当电流的变化速度大于7%或工作点在MPP右侧时。
采用AD的变化步长.以保证算法在MPP左、右侧的跟踪速度,同时减小了在MPP附近的振荡。
图3示出改进后增量电导法的流程。
丽读取Upv(女),,Pv(女)dC,Pv=£,Pv(^)一Upv(k-1),d,Pv=/pv(^)一lpv(k--I)—令铲图3改进后的增量电导法算法流程图33蓄电池充电策略文中采用一种新的充电控制策略.在开始充电时先设定一个最大允许充电电流.例如C/IO(C为蓄电池的容量),然后不断地检测蓄电池电流,只要充电电流不大于最大允许充电电流即可。
与此同时,不断检测蓄电池电压。
当该电压达到2.4V/单体电池.说明蓄电池已进入过充状态。
此时应减小设定的最大充电电流,例如改为C120,并重复上述过程。
一直到充电电流达到CLl00时.表明蓄电池已达到100%充满状态。
该充电控制方法采用电流控制.在任何充电阶段只要充电电流在最大允许值范围内.均可以采用MPPT充电控制方法。
该方法在不超过最大允许充电电流的前提下.使光伏阵列向蓄电池充电输出最大功率,提高了光伏阵列的利用率。
4LED驱动控制和自动调光控制由LED特性可知。
LED端电压的微小变化会引起较大的电流变化和亮度变化.故LED的驱动应尽可能地保持电流恒定。
文中采用Cuk电压变换驱动串联LED的方案来设计半导体照明灯具的驱动电路。
其电路框图如图4所示。
………一墅!变垫矍………。
.洲喜PVQ掣d乞卓v。
:厶G圳1嘛PWM拧制信t;llDsP微控制器l监a!lJLED瑞电Jfi和流经ILED的I乜流,|Iil时:|;i测室内l照皮并调镌PWM占窀比输出图4LED驱动及自动调光控制电路框图系统利用Cuk变换电路提高输入电源的电压,以驱动大功率白光LED阵列来实现照明。
由于LED的工作电源由蓄电池提供。
因此它在工作时输出的电压并非恒定,而是在一定范围内变化,所以要求驱动电路能够在较宽的输入电压范围内均能正常工作。
Cuk变换电路在满足较宽的输入电压的同时,使经过变换后的输入电压得到了提升,从而满足了串联LED工作电压较高的要求。
同时系统通过照度传感器实时地自动采集当前环境光照度并反馈至控制器中,控制器根据检测到的当前环境光照度进行判断.然后调整输出占空比和LED亮度.从而维持室内照度的稳定。
5实验分析实验系统使用两块太阳能电池板串联,标称功率为15W,开路电压为17.5V;蓄电池额定电压为12V,额定容量为24Ah;控制器采用TMS320LF2407A;LED照明负载采用20只1W大功率白光LED串联。
图5示出蓄电池充电实验波形。
在Flyback充电阶段.系统对太阳能电池进行MPPT。
(下转第69页)19掣万方数据加速器用大功率高精度电源控制策略研究交流50Hz/130V,Le=0.9mH;现场负载为电磁铁,电制可以快速补偿相控整流输出,同时开关频率近似感值0.116H,电阻值0.0534Q,电压设定为1V,对不变,简化了滤波环节参数设计,提高了有源滤波环应200A电流。
HCCS稳流电源系统实验波形如图5节的响应速度,有效克服了系统参数变化的影响。
采所示。
可见,DAF输出电流i毗,补偿了谐波电流,使用反馈控制与前馈控制相结合的复合控制方式,使得负载上只有很小的电流纹波。
稳态精度4.6exl0-5.系统性能满足同步加速器磁铁电源系统的极高要考虑到这是200A,对应1V电压给定情况。
当电流求。
实验结果表明,系统方案合理可行、不失为一种为l250A,对应6.25V额定电压给定,则稳态纹波较好的高精度电源实现方案。