太阳能光伏照明系统的设计与实现

太阳能光伏照明系统的设计与实现

摘要：本文在探讨光伏发电原理和LED发光特性的基础上，设计制作了一套太阳能光伏发电跟踪系统，并进行了测试分析，提高了光电转换效率，并以此为电源，设计出可实用的太阳能光伏照明系统，该系统不仅能作为太阳能路灯和台灯使用，而且使用方便，具有光控等功能，该系统能用于家庭和实验室等需要照明的地方，节能减排效果明显，具有很好的应用前景。

关键词：光伏发电跟踪系统LED照明系统节能减排

Design and production of solar photovoltaic lighting system

Abstract:In this paper, on the basis of a comprehensive study of photovoltaic power generation principle and LED light-emitting properties.We designed a set of solar photovoltaic tracking system, which were tested and analyzed to improve the photoelectric conversion efficiency, and as a power source, we designed a useful solar photovoltaic lighting system. The system can not only use the solar lights and lamps, and easy to use, with light control and other functions. It can be used for home and laboratory where the need for lighting, energy saving effect is obvious, with good prospects.

Key Words:Photovoltaic power generation, Tracking System, LED lighting system,Energy saving

目录

一、引言 (3)

1.1国内外研究现状及发展趋势 (3)

1.2课题研究的目的与意义 (5)

1.3该课题的研究内容 (6)

二、太阳能跟踪系统 (6)

2.1跟踪运行流程 (7)

2.2跟踪系统电路原理 (8)

2.3实验数据及处理 (9)

三、LED发光的特性 (10)

3.1 LED的发光原理 (10)

3.2 LED的光源特点 (12)

3.3 LED的电特性 (12)

3.4 LED的驱动方式 (13)

四、太阳能LED照明系统 (13)

4.1系统示意图 (13)

4.2系统硬件电路图 (14)

4.3 电路元件的参数 (14)

4.4 光控电路 (18)

4.5 恒流驱动电路 (19)

五、致谢 (19)

参考文献 (20)

附录 (21)

一、引言

1.1国内外研究现状及发展趋势

1.1.1太阳能产业国外发展状况

国际上，光伏发电发展迅猛。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划；1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投资达8亿多美元；1994年度的财政预算中，光伏发电的预算达7800多万美元，比1993年增加了23.4％；1997年美国和欧洲相继宣布“百万屋顶光伏计划”，美国计划到2010年安装100O～3000姗太阳电池。日本不甘落后，1997年补贴“屋顶光伏计划”的经费高达9200万美元，安装目标是7600Mw。

在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995～2005年间，全球太阳能电池产量增长了l7倍。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍，整个行业的销售收入有望增长3.5倍。

而在太阳能产业遥遥领先的德国，于2003年修汀的《再生能源法》中强调：电力公司以保证价格收购再生能源，使德国2005年太阳能等可再生能源产业获得34亿欧元的补助。德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能解决了自家的能源使用，而且这些家庭还成为小型“私人电站”，源源不断地向电网公司输送电力，获得一笔可观的收人。

1.1.2太阳能产业国内发展状况

我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。

在1995～2003年间，我国合计在太阳能发电方面的资金投入22亿元人民币，对太阳能新

能源起着积极的推动作用。

2005年后，我国太阳能发电产业又有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、浙江中意、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。随着太阳能光电效应的发展，在照明系统方面，太阳能草坪灯、庭院灯、台灯、城市光彩工程灯等众多品种大量出现在了日常生活中，是太阳能光源的主要应用方向，在提高人们生活水平的同时，又节约了大量能源。

1.1.3太阳能跟踪系统的发展状况

太阳能跟踪系统是保持太阳能电池板随时正对太阳，让太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置，能显著提高太阳能光伏组件的发电效率。

由于地球的自转，相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太阳的光照角度时时刻刻都在变化，有效的保证太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率才会达到最佳状态。目前世界上通用的太阳能跟踪系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度，将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中，也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论，需要地球经纬度地区的的数据和设定，一旦安装，就不便移动或装拆，每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数；原理、电路、技术、设备都很复杂，非专业人士不能够随便操作。河北某太阳能光伏发电企业独家研发出了具有世界领先水平、成本低廉、简单易用、不用计算各地太阳位置数据、无软件、可在移动设备上随时随地准确跟踪太阳的智能太阳能跟踪系统。该太阳能跟踪系统是国内首家完全不用电脑软件的太阳空间定位跟踪仪，具有国际领先水平，能够不受地域和外部条件的限制，可以在-50℃至70℃环境温度范围内正常使用；跟踪精度可以达到±0.001°，最大限度的提高太阳跟踪精度，完美实现适时跟踪，最大限度提高太阳光能利用率。该太阳能跟踪系统可以广泛的使用于各类设备的需要使用太阳跟踪的地方，该太阳能跟踪系统价格实惠、性能稳定、结构合理、跟踪准确、方便易用。把加装了智能太阳跟踪仪的太阳能发电系统安装在高速行驶的汽车、火车，以及通讯应急车、特种军用汽车、军舰或轮船上，不论系统向何方行驶、如何调头、拐弯，该太阳能跟踪系统都能保证设备的要求跟踪部位正对太阳！该太阳能跟踪控制技术属于具有我国自主知识产权的国家发明专利产品，发明专利申请号：200610146201.8 ，现已大批量投产。