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基于單片機(jī)控制的節(jié)能型太陽能led路燈的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-免費(fèi)閱讀

2025-08-09 21:16 上一頁面

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【正文】 而 MPPT 技術(shù)即是通過調(diào)節(jié) BUCK 電路的占空比而改變 光伏陣列的輸出阻抗,從而尋求輸出電流與輸出電壓的乘積即輸出功率的最大值。V1 為“防反充二極管 ,只有當(dāng)太陽能電池陣列輸出電壓高于蓄電池當(dāng)前電壓時(shí), V1 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 23 圖 系統(tǒng)充電驅(qū)動電路設(shè)計(jì)示意圖 Figure charging circuit design system 才能導(dǎo)通,反之 V1 截止,從而保證夜晚或陰雨天時(shí)不會出現(xiàn)蓄電池向太陽能電池陣列 反向放電的現(xiàn)象。 紅外一體接收頭接收信號,并 由 OUT 發(fā)出信 號給單片機(jī)。當(dāng)光線被遮斷時(shí)就會產(chǎn)生反應(yīng)。無光照時(shí) ,有很小的飽和反向漏電流,即暗電流,此時(shí)光敏二極管截止。至于多人同時(shí)過路的問題,確實(shí)是今后值得繼續(xù)討論和研究的。光檢測器則是利用紅外線的熱能使得檢測器的溫度發(fā)生改變,從而導(dǎo)電性發(fā)生變化,此時(shí)通過測量電阻來衡量紅外信號的強(qiáng)弱 。夜間或光線較暗時(shí),光敏電阻因無光照呈低阻,經(jīng)感應(yīng)使聲音通道開通,當(dāng)有人走動或有人談話時(shí),通過聲控傳感器的感應(yīng),使得燈泡自動點(diǎn)亮,經(jīng)過內(nèi)部設(shè)定的時(shí)間后,燈泡自動熄滅。( 2)黃昏:通過檢測太陽能電池板電壓,判斷太陽能光線強(qiáng)弱,當(dāng)太陽能電池電壓降低小于蓄電池電壓時(shí),表明無法滿足充電要求,此時(shí)切斷充電回路,靜置蓄電池 l0 分鐘,然后蓄電池空載電壓利用開路電壓預(yù)測公式 ? ? ?? batVS O C 預(yù)測蓄電池剩余容量 SOC。 LED 的電氣特性因制造工藝的不同有較大差距,就是同一批產(chǎn)品差距也很大,同一正向電壓下 LED 的導(dǎo)通 電流有很大的偏差。脈沖式充電曲線如圖 所示,基于脈沖式充電的特點(diǎn),本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中就是使用的脈沖式充電方式對蓄電池充電。典型的閥控式密封鉛酸蓄電池的充電過程包含了 4 個(gè)階段,如圖 所示。隨著電池使用時(shí)間的增長及電池溫度的升高,自放電率會增加。只有在負(fù)載匹配的情況下才能獲得最大的輸出功率,這時(shí)的光電轉(zhuǎn)換效率也最高。對于硅材料,開路電壓變化率約為 2mV/ ℃ 。由半導(dǎo)體物理理論可知,載流子的擴(kuò)散系數(shù)隨溫度的升高而稍有增大,因此,光生電流也隨溫度的升高有所增加。如何基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn) MPPT,是本課題研究的重要內(nèi)容之一。選取 2 塊峰值功率為 80Wp 的太陽能電池組件。 ( 2)滿足負(fù)載日用電的太陽能電池組件的充電電流: I1=Q式中 為太陽能充電綜合損失系數(shù),蓄電池充電效率、控制器效率。進(jìn)一步完善蓄電池等防盜措施。蓄電池短壽命,使 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 12 太陽能路燈運(yùn)行費(fèi)用增大,限制了太陽能路燈廣泛應(yīng)用。 工作原理 系統(tǒng)工作原理簡單,利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過充放電控制器儲存在蓄電池中,夜晚當(dāng)照度逐漸降低至 10lux 左右、太陽能電池板開路電壓 左右,充放電控制器偵測到這一電壓值后動作,蓄電池對燈頭放電。 幾種照明光源的性能指標(biāo):( 1)低壓節(jié)能燈:功率小,光效較高,但使 用壽命 20xx小時(shí),電壓低燈管發(fā)黑,一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。 ):直接由蓄電池供電,實(shí)際上是 DC/AC 高頻變換器。 (5)可在海拔 5000m以上的地方使用。現(xiàn)有固定型 VRLA 電池,機(jī)械、郵電、電力等行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)為 10 小時(shí)率容量。 (2)容量選擇。 蓄電池的選擇 由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。那么不管你怎樣用力的踩油門,車的速度也是有限的。在溫差較大的地方,合格 的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償功能。 表 我國不同地區(qū)太陽光照條件 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 8 Table Solar illumination conditions in different regions of China 區(qū)域劃分 豐富地區(qū) 比較豐富地區(qū) 可以利用地區(qū) 貧乏地區(qū) 年總輻射量 ≥ 580 500~ 580 420~ 500 ≤ 420 千焦 /厘米 不宜用太陽能 地域 內(nèi)蒙西部、甘 新疆北部、東北、 東北北端、內(nèi)蒙呼 重慶、四川、 肅西部、新疆、 內(nèi)蒙東部、華北、 盟、長江下游、福 貴州、廣西、 南部、青藏高 陜北、寧夏、甘 建、廣州、廣西、 江西部分地 原 肅部分、青藏高 貴州部分、云南、 區(qū) 原東側(cè)、海南、 河南、陜西 臺灣 連續(xù)陰雨天 2 3 7 5 表 年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)對應(yīng)表 Table The total radiation and daily average peak sunshine hours of the corresponding table 年總輻射量 (千焦 /厘米 ) 420 460 500 540 580 620 660 700 740 平 均峰值日照時(shí)數(shù)( h) 路燈桿一般在 5m以上,重心較高,大部分太陽電池板都是懸掛式,為增強(qiáng)整套設(shè)備的抗風(fēng)力,一般選擇多塊太陽電池板組成所需要的組件功率。 太陽能電池的工作電壓約為蓄電池電壓的 倍,才能保證給蓄電池正常充電。太陽能路燈主要由太陽能電池板 (包括支架 )、 LED燈頭、控制器、蓄電池組、燈桿及燈具外殼幾個(gè)部分組成。與照明負(fù)載配合,考慮到連續(xù)陰天的情況,對系統(tǒng)容量留出一定裕度。利用按鍵實(shí)現(xiàn)功能的開啟及關(guān)閉,以及功能的切換。像 GE 公司的 Geleore 公司、 ph訂 ips 照明公司的Lumileds Lighting 公司、 0sram 公司的 Osram光電公司,均投入巨資發(fā)展自身的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè),這些無疑將加速推進(jìn) LED 產(chǎn)業(yè)進(jìn)入普通照明領(lǐng)域的進(jìn)程,對半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)生巨大影響。近些年來 ,隨著 GaP、 GaN 系 Ⅲ V 族化合物半導(dǎo)體的結(jié)晶成長工藝技術(shù)及納米技術(shù)的進(jìn)步, LED 的光效和大功率集成技術(shù)都有了很大的提高, LED 已經(jīng)開始在照明領(lǐng)域里初步應(yīng)用,出現(xiàn)了 LED 路燈、 LED 礦燈、 LED 應(yīng)急燈、 LED 車燈、 LED 景觀燈等多種以大功率 LED 為光源的照明燈具。我國比較成熟太陽能產(chǎn)品有兩項(xiàng):太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)。歐、美、日占九成,其中德國最多,達(dá) 837MW,日本 292MW,美國為 185MW。汽車上一般配備 40 多部單片機(jī),復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時(shí)工作。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈,因其具有不受供電影響,不用開溝埋線,不消耗常規(guī)電能,只要陽光充足就可以就地安裝等特點(diǎn),因此受到人們的廣泛關(guān)注,又因其不污染環(huán)境,而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。太陽能,每秒鐘到達(dá)地面的能量最高達(dá) 80 萬千瓦,假如把地球表面 %的太陽能轉(zhuǎn)為電能,轉(zhuǎn)變率為 5%,每年發(fā)電量可達(dá) 1012 千瓦小時(shí),相當(dāng)于目前世界上能耗的 40 倍。因此,世界能源面臨著巨大的危機(jī)。 and control the conversion and storage through charging and discharging of the battery, that is very environmentfriendly. Design and realize automatic detection of light, it automatically opens lamp system in the daytime or under badlylighted circumstance, and automatically put out at day ,that saves energy to a great extent. Finally, sum up the pros and cons of this design , and provide reference direction for sequential studies. Key words: solar energy; lamp control; sensors; battery; 1 前言 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 2 課題的選題背景與意義 全球性能源危機(jī)及新能源的開發(fā) 隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展,對能源的需求量在不斷增長,全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)也日益突出。利用 MCS51 單片機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)工作的處理,包括信號的采集、數(shù)據(jù)的傳輸及對控制對象的控制。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。盡我所知,除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果,也不包含我為獲得 及其它教 育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。最后總結(jié)概括本設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性,為后續(xù)研究提供了參考方向。隨著化石能源的減少其價(jià)格也會提高這將會嚴(yán)重制約生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高。核能的發(fā)現(xiàn)和利用是本世紀(jì) 的重大成就之一,現(xiàn)在已作為一種可以大規(guī)模和集中利用的能源代替礦產(chǎn)能源,目前主要用于發(fā)電。 作為 21 世紀(jì)最有潛力的能源,太陽能的開發(fā)利用必將在 21 世紀(jì)得到長足的發(fā)展,畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 3 并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)當(dāng)重任,成為 21 世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。 單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上?,F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。科學(xué)家們認(rèn)為它將是人類未來能源科學(xué)發(fā)展的方向之一。并且我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速, 20xx 年中國太陽能電池生產(chǎn)總量達(dá)到 139MW,較 20xx 年猛增了 179%, 20xx 年達(dá)到 400MW,從而超過美國成為全球第三大生產(chǎn)國,產(chǎn)能則達(dá)到驚人的 1180MW。然而,從長遠(yuǎn)來看,隨著太陽能電池制造技術(shù)的改進(jìn)以及新的光 — 電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明,各國對環(huán)境的保護(hù)和對再生清潔能源的巨大需求,太陽能電池仍將是利用太陽輻射能比較切實(shí)可行的方法,可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開 辟廣闊的前景。 20xx 年,我國科技部發(fā)起了“國家半導(dǎo)體照明工程”,旨在迎接新的照明革命,加速我國半導(dǎo)體照明技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。根據(jù)任務(wù)書,本課題主要要求設(shè)計(jì)并制作基于單片機(jī)控制的節(jié)能型太陽能 LED 路燈系統(tǒng)。利用電路仿真軟件 proteus 進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)與調(diào)試??刂葡到y(tǒng)以單片機(jī)為核心,來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中太陽能電池工作狀態(tài)的 MPPT 即 最大功率點(diǎn)跟蹤( Maximum Power Point Tracking) 、蓄電池容量檢測和蓄電池充電精確控制以及集中化的對區(qū)域內(nèi)路燈 故障的準(zhǔn)確診斷和調(diào)試。較實(shí)用的有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池等三種。 不同的時(shí)間,不同的地點(diǎn),同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。 ) (h) Φ (176。這樣設(shè)定的原因,在于當(dāng)天氣非常熱的時(shí)候,太陽能板的峰值電壓 Vpp 會降到 15V 左右,但是在寒冷的天氣里,太陽能的峰值電壓 Vpp 可以達(dá)到 18V。所謂最大功率點(diǎn)跟蹤,即是指控制器能夠?qū)崟r(shí)偵測太陽能板的發(fā)電電壓,并追蹤最高電壓電流值 (VI),使系統(tǒng)以最高的效率對蓄電池充電。注意防止福污染) NiCd 蓄電池(高倍率放電,低溫性能好,價(jià)格便宜,無污染,為綠色環(huán)保電池。并聯(lián)組數(shù)不宜超過 4組。由于VRLA 蓄電池在運(yùn)行中處于不完全充電狀態(tài),有時(shí)還存在深放電后的靜置,所以蓄電池的充電效率和深放電后的恢復(fù)性能是很重要的指標(biāo)。采用機(jī)械鑄板、涂板、極板定量稱重和定量灌酸灌膠等工序是電池均一性的基本保障。此形式適合路燈改造。隨著技術(shù)進(jìn)步,LED 的性能將進(jìn)一步提高。太陽能電池的轉(zhuǎn)換率低,限制了路燈功率,使太陽能路燈不宜用在主干道照明。( 7)制定太陽能路燈設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)貣|經(jīng) 114 度,北緯 23 度,年平均水平日太陽輻射為 ,年平均月氣溫為 度,兩個(gè)連續(xù)的陰雨天間間隔時(shí)長 25天。I2=C。 圖 中兩圖分別是太陽能光伏陣列在溫度為 25℃ 時(shí),不同日照 (S)下表現(xiàn)出的電 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )網(wǎng) : 14 圖 太陽電池的輸出電壓電流曲線 Figure the IoutUoutcurve of the solar cell 電流 電壓 (IV)和功率 電壓 (PV)特性。
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