【正文】 圖61 系統(tǒng)主程序流程圖圖62 充電控制程序流程圖圖63 放電控制流程圖結(jié)論本文對太陽能路燈系統(tǒng)的各部分工作原理及特性進行了介紹，對常用的充電方法、蓄電池保護方式以及LED 驅(qū)動作了研究，并在此基礎上設計了一款集三階段充電法蓄電池充電、充放電保護和LED驅(qū)動控制的控制器。 系統(tǒng)軟件具體設計 充電控制程序?qū)τ谝粋€蓄電池，選擇適當?shù)某潆姺椒?，不僅可以提高充電效率，而且能夠延長蓄電池的使用壽命。夜間放電流程主要實現(xiàn)LED的不同放電工作模式，即控制PWM占空比和放電時間的長短。同時在太陽能電池回路中串聯(lián)一個二極管，二極管防止反充電，這個二極管應該是肖特基二極管，肖特基二極管的壓降比普通二極管低[28]。 圖57 開關閉合狀態(tài)等效電路 圖58 開關斷開狀態(tài)等效電路開關閉合的時間越長，電感中的電流也就越大，磁儲能也就越多，因此輸出端的電壓也就越高。其中VT1控制電路輸出電流，VT2控制LED燈的工作模式。圖52 BuckBoost變換器電路圖53 開關閉合時等效電路 圖54 開關斷開時等效電路如果開關閉合時間比較短，電感的磁儲能比較少，那么能向輸出端饋送的能量就少，穩(wěn)態(tài)時輸出端的電壓就維持在一個較低的數(shù)值之上；反之如果開關閉合時間比較長，閉合期間電感L的儲能比較多，則每個周期向輸出端饋送的能量就多一些，穩(wěn)態(tài)時輸出電壓就可以維持在一個比較高的數(shù)值之上。環(huán)路開關作用是接通或者斷開環(huán)路，控制開始或結(jié)束充電并防止蓄電池向太陽能電池反充。（4）蓄電池過放電保護功能 夜晚，蓄電池在控制器的控制下向LED路燈供電，控制器自動切斷LED路燈，避免蓄電池過放電。 光伏電池的參數(shù)計算太陽能電池的容量，由選用的蓄電池組容量與工作地點的日照條件確定，必須保證在平均光照條件下，一天的日照能夠使蓄電池組完全充電。圖35 MPPT模塊原理圖仿真結(jié)果為： 本章小結(jié)本章首先介紹了常用的充電方法，在分析對比了不同方法性能差異的基礎上，設計了三階段充電方法。電導增量法的缺點是：太陽能電池陣列可能存在一個局部的最大功率點，這種算法可能導致系統(tǒng)穩(wěn)定在一個局部的最大功率點；如同擾動觀察法一樣，電導增量法的變化步長也是固定的，步長過小會使跟蹤速度變慢，太陽能電池陣列較長時間工作在低功率輸出區(qū)；步長太長，又會使系統(tǒng)振蕩加劇，影響跟蹤精度。然后，通過比較干擾周期前后太陽能電池陣列的輸出功率，如果輸出功率增加，那么繼續(xù)按照上一周期的方向繼續(xù)“干擾”過程，如果檢測到輸出功率減少，則改變“干擾”的方向。[4] 最大功率點跟蹤方法比較最大功率點跟蹤的控制方法很多，目前使用的太陽能電池最大功率點跟蹤方法主要有恒電壓法、擾動觀察法、電導增量法以及其它的一些跟蹤方法。該充電方法實際上是一種融合了最大功率點跟蹤(MPPT)、恒電壓和浮充的三階段充電控制方法。比常規(guī)的充電的時問縮短了很多。 階段充電法階段充電法一般分為二階段和三階段充電，這種方法克服了恒流與恒壓充電的缺點。這種充電方式的不足之處在于：鉛酸蓄電池開始充電電流偏小，使整個充電過程時間加長，在充電后期允電電流又偏大，充電電壓偏高，電池析氣量增加，影響電池壽命?？刂破鬟€可以依據(jù)外界環(huán)境溫度調(diào)整蓄電池充電電流?？刂破餍鑼μ柲苈窡粝到y(tǒng)的運行情況和所處的外部環(huán)境情況進行檢測，包括光強、溫度、充放電電流、蓄電池電壓等，從而來控制系統(tǒng)的工作方式和保護系統(tǒng)，如決定系統(tǒng)是否進行充電，采用哪種方式充電。(2)恒流源驅(qū)動方式，如圖29所示，是由DCDC電路組成的恒流源驅(qū)動方式。（4）LED的PN結(jié)的溫度系數(shù)為負，溫度升高時LED的勢壘電勢降低。比較以上兩種亮度調(diào)節(jié)方式，使用第二種方式更合適于半導體照明，原因是: （1）在某個特定的正向電流下LED 能顯示出最純的白光，隨著工作電流偏離這個值，白光LED 發(fā)出的光可能偏藍或偏紫，因此通過改變LED 工作電流的方式調(diào)節(jié)會使光的顏色發(fā)生偏移，而使用PWM 控制方式則不會有這樣的問題。其安裝結(jié)構(gòu)比較復雜，而且各色LED 的驅(qū)動電壓、發(fā)光效率、配光特性不同，溫度特性也存在差異。（6）可控制性 由于LED燈可以基本做到瞬間接通發(fā)光，通過計算機軟件和控制器，可以比較容易地實現(xiàn)LED燈的顏色和圖形的各種變化。近幾年，隨著各地城市景觀照明項目的越來越多，LED照明產(chǎn)品市場需求日益擴大[17]。 ( C : 用來表示電池充放電時電流大小的比率)。在環(huán)境溫度10～45 ℃范圍內(nèi)，鉛酸蓄電池容量隨溫度升高而增加，如閥控密封鉛蓄電池在40 ℃下的放電電量比在25 ℃下放電的電量大10 %左右，但是，超過一定溫度范圍情況將發(fā)生變化，如在環(huán)境溫度45～50 ℃條件下放電，蓄電池容量明顯減小。在太陽能光伏系統(tǒng)中，蓄電池放電電流通常非常小，所以在太陽能光伏系統(tǒng)中一般要規(guī)定比較高的放電終止電壓來減小蓄電池小電流放電的影響。極板上硫酸濃度的不同分布將導致正極板腐蝕和膨脹，負極板底部硫酸鹽化。蓄電池的放電深度越大，其相應的循環(huán)次數(shù)也就越少。電解質(zhì)發(fā)生電解所示： (213)在蓄電池內(nèi)部，正離子通過溶液向正極遷移，負離子以相反方向向負極遷移。H+在外電場作用下向負極板遷移，OH一向正極板遷移，同時正負極板上的硫酸亦發(fā)生分解，即： (210)正極板上的在外電場的作用下釋放出電子而形成。h 電能的價格，它的高低將直接體現(xiàn)出蓄電池的價格和使用壽命。（2）蓄電池應該有比較平坦的充電特性曲線 對于小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，對MPP（最大輸出功率點）的跟蹤，絕大多數(shù)情況是依靠蓄電池對太陽電池組件工作點的鉗位，如果蓄電池的充電特性曲線比較平坦，將有效提高太陽電池的利用效率。圖2圖27是太陽能電池陣列在日照強度為1000W/㎡時，溫度分別為25℃、45℃、65℃情況下表現(xiàn)出來的IU和PU特性。以上是光伏電池的理論模型，已經(jīng)廣泛應用于太陽能電池的理論分析中，但式（21）中參數(shù)，和n難以確定，且不是廠家提供的技術參數(shù)，不便于工程的分析應用。另一種趨向是研發(fā)生產(chǎn)成本較低的電池，雖然降低了生產(chǎn)成本，但其太陽能電池轉(zhuǎn)換效率也較低。此外，隨著薄膜光伏技術的快速發(fā)展，也呈現(xiàn)多樣化的特點，除微晶體硅薄膜技術處于發(fā)展中外，其他如碲化鎘電池(CdTe) 、銅銦鎵錫(CIGS)電池等技術也在逐步發(fā)展起來，并且開始步入商業(yè)化。在實驗室里最高的轉(zhuǎn)換效率為23﹪，而規(guī)模生產(chǎn)的單晶硅太陽能電池，其效率為15﹪，硅電池進展的重要原因之一是表面鈍化技術的提高。 太陽能電池的分類及比較太陽能電池技術是太陽能發(fā)電技術的主要組成部分。然而，第一個實用單晶硅光伏電池(Solar Cell) 直到1954年才在美國貝爾實驗室研制成功，從此誕生了太陽能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術[4]。太陽能路燈以太陽光為能源，且無需鋪設復雜、昂貴的管線，安全節(jié)能無污染，工作全程采用自動控制，無需人工操作，工作穩(wěn)定可靠，節(jié)省能源，免維護，太陽能路燈的實用性已充分得到人們的認可。即實現(xiàn)最大功率點跟蹤。目前許多研究人員把目光投向了以先進薄膜制造技術為基礎的，理論極限光電轉(zhuǎn)換效率最高可達93﹪的第三代太陽能電池，主要有量子點、多層多結(jié)、染料敏化太陽能電池、有機聚合物電池、納米結(jié)構(gòu)電池等，這些新型太陽能電池目前正圍繞提高光電轉(zhuǎn)換光電效率和降低生產(chǎn)成本兩大目標展開研發(fā)。在光伏太陽能應用領域，太陽能照明占有重要的地位和份額，而LED太陽能路燈是一個具體而有價值的應用。不僅如此，化石能源的大量使用還造成了全球的環(huán)境惡化。 ） 主要內(nèi)容 學習掌握 太陽能發(fā)電、LED控制器工作原理 設計太陽能供電LED路燈智能控制系統(tǒng) 認真進行仿真實驗工作 研究撰寫畢業(yè)論文，繪制相關工程圖紙基本要求 每周定期匯報工作進展 定期進行學術探討和交流 認真查閱資料和參考書籍 按照畢業(yè)論文規(guī)范認真撰寫畢業(yè)論文參考資料IEEE期刊、中文學術期刊電力電子技術太陽能發(fā)電LED照明周 次1—4周5—8周9—12周13—16周17—18周應完成的內(nèi)容查閱資料了解行情針對設計確定方案分析原理明確特征仿真試驗系統(tǒng)總結(jié)形成論文準備答辯指導教師：***職稱：副教授 2012年1月8日系級教學單位審批： 年 月 日摘要近年來，隨著能源短缺、環(huán)境污染影響的加劇，太陽能作為可再生能源具有清潔性、安全性、資源充足性等優(yōu)點，日益受到廣泛關注。（ ）；（ ）；（ ）。關鍵詞　充電；最大功率點跟蹤（MPPT）；LED；控制器AbstractIn recent years, with intensify of energy shortage and environmental pollution,due to solar energy clean,security and resource adequacy and so on,it is increasingly being the public the LED solar illumination, is an important application domain for solar photovoltaic power generation.This paper studies photovoltaic power generation system management controller design basic work principles of solar cells、LED and lead—acid batteries have been introduced firstly,the issues of the most power point tracking(MPPT)of the solar cells and charging and discharging strategy optimizing of lead—acid batteries has been researched. Depending on how the work of photovoltaic power generation system, management and protection of the charge and discharge and led driver control has been designed.according to the theoretical model and mathematical model, the solar cell is modeled and simulated by MATLAB/SIMULINK tool, and have a simulation study on output characteristic.Keywords　 Charge；maximum power point tracking ( MPPT )；led；controller目錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 關于本課題的背景及研究意義 1 國內(nèi)外技術現(xiàn)狀 2 光伏發(fā)電技術現(xiàn)狀 2 太陽能路燈控制器技術現(xiàn)狀 3 論文主要研究內(nèi)容 3第2章 太陽能路燈系統(tǒng)的基本構(gòu)成和特性 4 太陽能路燈系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu) 4 太陽能電池 4 太陽能電池基本工作原理 5 太陽能電池的分類及比較 5 太陽能電池的數(shù)學模型 7 太陽能電池的基本特性 9 蓄電池 10 光伏發(fā)電對蓄電池的基本要求 11 蓄電池種類 12 鉛酸蓄電池工作原理 12 在太陽能光伏系統(tǒng)中鉛酸蓄電池壽命影響因素分析 13 太陽能光伏系統(tǒng)中的蓄電池應用特點 16 白光LED燈 16 LED燈的簡介 16 白光LED燈發(fā)光原理 17 白光LED燈的控制方式 18 白光LED燈的驅(qū)動方式 19 太陽能路燈控制器 21 本章小結(jié) 22第3章 蓄電池充電方式分析 23 常用充電方法比較 23 恒電流充電法 23 恒電壓充電法 23 階段充電法 24 智能充電法 24 PWM充電法 24 最大功率點跟蹤原理 25 最大功率點跟蹤方法比較 26 恒電壓法 26 擾動觀察法 27 電導增量法 28 其他跟蹤方法 28 最大功率點跟蹤算法仿真 29 本章小結(jié) 30第4章 系統(tǒng)的參數(shù)及總體設計 31 系統(tǒng)相關參數(shù)計算 31 LED燈的參數(shù)計算 31 蓄電池的參數(shù)計算 31 光伏電池的參數(shù)計算 31 系統(tǒng)總體要求 32 硬件設計方案 32 本章小結(jié) 33第5章 系統(tǒng)的硬件設計 34 充電電路 34 放電電路 36 信號采集電路 38 保護電路 38 本章小結(jié) 39第6章 控制器的軟件開發(fā) 40 系統(tǒng)軟件設計概述 40 總體設計 40 總體軟件流程 40 系統(tǒng)軟件具體設計 4