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(多图) 基于STC单片机的太阳能LED路灯控制器设计

三亚航空旅游职业学院机电工程系?? 2012年03月15日 ?? 收藏4
面对地球生态环境日益恶化、资源日益短缺的现实,当今世界各国政府采取了很多政策和措施,大力扶持和发展节能环保产业。太阳能LED 路灯是太阳能开发利用和照明领域节能技术的综合应用,具有环保节能的双重优势。据统计,照明消耗约占整个电力消耗的20% 左右,降低照明用电是节省能源的重要途径。太阳能具有清洁环保和可再生的特点,而LED 照明是当前世界上最先进的照明技术,是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源,具有结构简单、效率高、重量轻、安全性能好、无污染、免维护和寿命长、可控性能强等特征,被认为是照明领域节电降能耗的最佳实现途径。有统计数据显示,仅LED 路灯节能一项,每年就能为中国节省约一座三峡大坝所发的电力。正是由于LED 照明灯具所具有的节能、环保优势,近年来,其全球产值年增长率保持在20% 以上,中国也先后启动了绿色照明工程、半导体照明工程、“十城万盏”计划等推进该产业发展。

  本文设计的太阳能LED 路灯控制器,先对太阳能电池输出和蓄电池电量等参数进行检测确定系统工作状态,利用最大功率点跟踪MPPT 算法实现电能的最大化收集,在电能的储备完成后,利用PWM 技术调节LED 的亮度以进一步节能,从而实现了整个系统的自动控制和智能能量管理,更有利于太阳能路灯的应用推广。

  1 太阳能LED 路灯系统简介

  1.1 太阳能LED 路灯系统的组成

  太阳能路灯系统由以下几个部分组成:太阳能电池板、LED 灯具(含LED光源、灯杆及灯具外壳)、控制器、蓄电池组,如图1 所示。

太阳能路灯系统图
太阳能路灯系统图

 1.2 太阳能LED 路灯系统的基本原理

  利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板白天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,充放电控制器检测到这一变化,蓄电池开始对LED 路灯放电。蓄电池放电约10 h后,充放电控制器动作,蓄电池放电结束。

根据海南三亚的日照特征和城市道路照明设计标准[5],本系统选用组件参数如下:LED 路灯1 组(32 W,24 V,1.4 A;LED 1 W 光源;4 组并联,每组8 个串联);太阳能电池板2 块( 每组额定输出电压18 V,工作电流为5.6 A,开路电压为21. 2 V,短路电流为6.1 A,峰值功率为80 W);蓄电池( 12 V,200 Ah;过充电压14.8 V,浮充电压12.3 V,过放电压10.8 V) 。

Buck主充电电路
Buck主充电电路

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