【導(dǎo)讀】行研究,所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外,本設(shè)計(論文). 不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。貢獻(xiàn)的個人和集體,均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律。后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)江西科技學(xué)院可以將本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。本學(xué)位論文屬于保密□,在年解密后適用本授權(quán)書。也在倡導(dǎo)節(jié)能減排的綠色環(huán)保技術(shù)。太陽能作為一種清潔的優(yōu)秀的可再生能源,已成為最有價值的新能源。彩豐富、微型化的LED固態(tài)照明也已被公認(rèn)為一種節(jié)能環(huán)保的重要途徑。太陽能LED壁燈是一種結(jié)合太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與LED技術(shù)的新型壁燈。從而不僅節(jié)約了電能,而且避免了由于四季晝夜長短不一,需要調(diào)。整電路系統(tǒng)的麻煩,使壁燈更為人性化。的形象,反映了一個城市的科學(xué)管理,是一項社會系統(tǒng)工程。太陽能LED燈具以其

　　

【正文】 都用在水的電解 ,因而電解液會減少 ,此時應(yīng)以純水補(bǔ)充。 太陽能綜合供電系統(tǒng)中的蓄電池主要以浮充方式運行。一般來說 ,當(dāng)有日照時 ,蓄電池與光伏陣列發(fā)電裝置并聯(lián)運行 ,此時蓄電池自放電或瞬間放電所損失的容量由浮充電流補(bǔ)足 。在無日照時 ,則由蓄電池單獨向負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池組電量未飽和時 ,系統(tǒng)通過輸入變換單元對蓄電池組進(jìn)行補(bǔ)充充電。隨著充電過程的進(jìn)行 ,蓄電池組端電壓將逐漸上升 ,控制單元適時檢測蓄電池組的荷電狀態(tài) ,當(dāng)蓄電池組端電壓達(dá)到充電保護(hù)電壓時 ,充電過程終止。在浮 充方式運行下的蓄電池 ,其充放電循環(huán)次數(shù)較少 ,自放電和瞬間放電后的電量能夠很快恢復(fù) ,因此蓄電池的使用壽命可以得到延長。 蓄電池充電技術(shù)研究 蓄電池的充電方法有很多種 ,如恒流充電、恒壓充電、恒壓限流充電、兩階段充電、三階段充電、快速充電、智能充電、均衡充電等方法 恒流充電 恒流充電就是以一定的電流進(jìn)行充電 ,在充電過程中隨著蓄電池電壓的變化要進(jìn)行電流調(diào)整使之恒定不變。這種方法特別適合于有多個蓄電池串聯(lián)的蓄電池組進(jìn)行充電 ,能使落后的蓄電池的容量易于得到恢復(fù) ,最好用于小電流長時間的充電 模式。 這種充電方式的不足之處是 ,蓄電池開始充電電流偏小 ,在充電后期充電電流又偏大 ,充電電壓偏高 ,整個充電過程時間長 ,特別在充電后期 ,析出氣體多 ,對極板沖擊大 ,能耗高 ,其充電效率不足 65%。為避免充電后期電流過大的缺點 ,一種改進(jìn)型的恒流方法得到應(yīng)用 ,它就是分段恒流充電 ,這種方法在充電后期把電流減小。具體充電電流的大小、充電時間以及何時轉(zhuǎn)換為小電流 ,必須參照蓄電池維護(hù)使用說明書中的有關(guān)規(guī)定 ,否則容易損壞蓄電池。充電過程中電壓、電流變化關(guān)系如圖 33 所示。 圖 33 恒流充電曲線圖 34 恒壓充電曲線 恒壓充電 恒壓充電就是指以一恒定電壓對蓄電池進(jìn)行充電。因此在充電初期由于蓄電池電壓較低 ,充電電流很大 ,但隨著蓄電池電壓的漸漸升高 ,電流逐漸減小。在充電末期只有很小的電流通過 ,這樣在充電過程中就不必調(diào)整電流。 相對恒流充電來說 ,此法的充電電流自動減小 ,所以充電過程中析氣量小 ,充電時間短 ,能耗低 ,充電效率可達(dá) 80%,如充電電壓選擇適當(dāng) ,可在 8小時內(nèi)完成充電。此法的充電特性曲線如圖 34 所示 ,此法也有其不足之處 : ① 在充電初期 ,如果蓄電池放電深度過深 ,充電電流會很大 ,不僅危及充電控 制器的安全 ,而且蓄電池可能因過流而受到損傷。 ② 如果蓄電池電壓過低 ,后期充電電流又過小 ,充電時間過長 ,不適合串聯(lián)數(shù)量多的電池組充電。 ③ 蓄電池端電壓的變化很難補(bǔ)償 ,充電過程中對落后電池的完全充電也很難完成。 這種充電方式 ,在光伏小系統(tǒng)中常采用 ,由于其充電電源來自太陽能陣列 ,其功率不足以使蓄電池產(chǎn)生很大的電流 ,所以在這樣的系統(tǒng)中蓄電池組串聯(lián)不多。 恒壓限流充電 恒壓限流充電方式是為克服恒壓充電時初始電流過大而進(jìn)行改進(jìn)的一種方式。它是在充電電源與蓄電池之間串聯(lián)一限流電阻 ,當(dāng)電流大時 ,其上的電壓降就大 ,從而減小了充電電壓 。當(dāng)電流小時 ,限流電阻上的電壓降也小 ,從而加到蓄電池上的電壓也增大 ,這樣就自動調(diào)整了充電電流 ,使之在某個限定范圍內(nèi) ,這樣在充電初期的電流就得到限制 ,雖然充電控制器輸出是恒壓 ,但加在蓄電池上的電壓不為恒壓 ,因此也稱這種方式為準(zhǔn)恒壓方式。 這種采用串電阻限流的方式對于光伏系統(tǒng)來說 ,肯定是不實用的 ,因為串聯(lián)電阻將消耗掉有限的電能。但如果采用其它非能耗限流方式 ,還是有其優(yōu)越性。 兩階段、三階段充電 這種方式是以克服恒流與恒壓充電的缺點而結(jié)合的一 種充電策略。它要求首先對蓄電池采用恒流充電方式充電 ,蓄電池充電到達(dá)一定容量后 , 然后采用恒壓方式進(jìn)行充電。這樣蓄電池在初期充電不會出現(xiàn)很大的電流 ,在后期也不會出現(xiàn)高電壓 ,使蓄電池產(chǎn)生析氣。其充電特性如圖 35 所示。 在兩階段充電完畢 ,即蓄電池容量到達(dá)其額定容量當(dāng)時環(huán)境條件下時 ,許多充電控制器允許對蓄電池繼續(xù)以小電流進(jìn)行充電 ,以彌補(bǔ)蓄電池的自放電 ,這種以小電流充電的方式也稱為浮充。這就是在兩階段基礎(chǔ)上的第三階段 ,但在這一階段的充電電壓要比恒壓階段的要低。如圖 35 的虛線段。 圖 35 兩階段 、三階段充電曲線 快速充電 正常充電方式蓄電池從 0%到 100%容量比 ,一般需要 820 小時 ,充電時間長。在某些場合需要縮短充電時間 ,但采用電流過大時蓄電池的溫度會升高過快 ,對蓄電池有損害 ,且電流利用率也下降?？焖俪潆娋褪遣捎么箅娏骱透唠妷簩π铍姵爻潆?,在 12 小時內(nèi)把蓄電池充好 ,而且在這個過程中不會使蓄電池產(chǎn)生大量析氣和使蓄電池電解液溫度過高一般在 45℃以下。這種方式解決不產(chǎn)生大量析氣和不使溫度升高過大的方法是采 用不斷地脈沖充電和反向電流短時間放電相結(jié)合方法。短時反向放電的目的是消除蓄電 池大電流充電過程中產(chǎn)生的極化。這樣就可以大大地提高充電速度 ,縮短充電時間。當(dāng)然脈沖充電電流、持續(xù)時間和放電電流以及持續(xù)時間必須根據(jù)蓄電池的要求進(jìn)行。 智能充電 智能充電是以美國人 //0.(馬斯 )研究提出的蓄電池快速充電的一些基本規(guī)律為基礎(chǔ)。它是以最低析氣率為前提 ,找出蓄電池能夠接受的最大充電電流和可以接受的充電電流曲線。 1967 年美國學(xué)者麥斯 J. A. Mas 經(jīng)過大量試驗提出了電池充電可接受電流定律 ,如式 34 所示 34 上式中 : ??電池可接受的充電電流 。 ??開始充電 t0 時電池可接受的最大充電電流 。 a??充電可接受電流衰減常數(shù)接收率 ,與電池的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)有關(guān) ,aI /C,其中 I 為任意充電狀態(tài)下蓄電池可接受的充電電流 ,C 表示蓄電池的容量。由此可見 ,a 的數(shù)值越大則表示蓄電池的充電接受能力越強(qiáng) ,其充電時間也就越短。 電池在充電過程中其充電可接受電流按圖 36 所示 ,具有指數(shù)規(guī)律下降的可接受電流特性。當(dāng)充電電流大于充電可接受電流時 ,即處在 1 區(qū)域時則會導(dǎo)致部分電流消耗于電離電解液中的水 ,使電池電解液產(chǎn)生析氣反應(yīng) 。當(dāng)充電電流在可接受電流曲線以下時 ,即處在 2 區(qū)域時 ,不產(chǎn)生析氣 ,此時充入的電量幾乎都轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵氐幕瘜W(xué)能量。在 1 區(qū)域時 ,充電電流越大 ,電解水反應(yīng)就越劇烈 ,并使電池內(nèi)部的壓力增大、溫升加速 ,使得電池的充電效率下降 ,且很容易損害電池影響電池的使用壽命。 圖 36 充電可接受電流曲線圖 雖說按照圖 36 所示的特性曲線進(jìn)行充電 ,可以使蓄電池的充電電流始終保持在可接受電流的附近 ,從而使蓄電池能得到快速充電 ,且對蓄電池影響較小。但是在光伏系統(tǒng)中因為充電電源本身并不是真正意義上的“無限電源” ,而是 來自太陽能光伏陣列這個“有限電源” ,對蓄電池充電的同時還必須考慮電源電流的“來源”是否足夠。 LED 的發(fā)光及驅(qū)動原理 發(fā)光原理 發(fā)光二極體是一種將電流順向通到半導(dǎo)體 PN 結(jié)處而發(fā)光的器件 ,通常采用雙異質(zhì)結(jié)和量子阱結(jié)構(gòu)。 LED 發(fā)光的原理如下 : 結(jié)電子注入發(fā)光 如圖 37 所示。 PN 結(jié)結(jié)電壓構(gòu)成一定的勢壘 。當(dāng)加正向偏置時勢壘下降 ,p 區(qū)和 n 區(qū)的多數(shù)載流子向?qū)Ψ綌U(kuò)散。由于電子遷移率μ比空穴遷移率大得多 ,出現(xiàn)大量電子向 P 區(qū)擴(kuò)散 ,構(gòu)成對 P 區(qū)少數(shù)載流子的注入。這些電子與價帶 上的空穴復(fù)合 ,復(fù)合時得到的能量以光能的形式釋放。 圖 37 PN 結(jié)發(fā)光的原理圖 為了提高載流子注入效率 ,可以采用異質(zhì)結(jié) (兩種不同材料的半導(dǎo)體相接觸所形成的界面區(qū)域 )。圖 38 左圖表示未加偏置時的異質(zhì)結(jié)能級圖 ,對電子和空穴具有不同高度的勢壘。右圖表示加正向偏置后 ,這兩個勢壘均減小。但空穴的勢壘小得多 ,而且空穴不斷從 P 區(qū)向 n 區(qū)擴(kuò)散 ,得到較高的注入效率 ,N 區(qū)的電子注入 P 區(qū)的速率卻較小。這樣 n 區(qū)的電子就越遷到價帶與注入的空穴復(fù)合 ,而發(fā)射出由 n 型半導(dǎo)體能隙 所決定的輻射。由于 p 取得的能隙大 ,光輻射無法把點自己發(fā)到導(dǎo)帶 ,因此不發(fā)生光的吸收 ,從而可直接透射處發(fā)光二極管外 ,減少了光能的損失。發(fā)光二極管與半導(dǎo)體二極管同樣加正向電壓 ,但效果不同。發(fā)光二極管把注入的載流子轉(zhuǎn)變成光子 ,輻射出光。一般半導(dǎo)體二極管注入的載流子構(gòu)成正向電流。應(yīng)嚴(yán)格加以區(qū)別。 圖 38 異質(zhì)結(jié)發(fā)光原理圖 LED 有三種激勵方式 : 1 用藍(lán)色 LED 激勵發(fā)黃光的熒光體。這種白光構(gòu)