太阳能LED智能照明系统研究

太阳能是一种绿色可再生能源,这种能源取之不尽用之不竭,所以开发太阳能资源势在必行,在太阳能的所有应用中,太阳能照明受到能源行业和照明行业的不断关注,发展前景势不可挡。虽然世界各国都在积极发展太阳能照明产业,但照明产品质量参差不齐,系统寿命普遍偏低,而且系统大多采用简单的控制,达不到智能化的要求。针对这些不足之处,本文从多个方面对太阳能照明系统进行了优化和设计研究。与同类太阳能照明系统相比,本设计主要体现在系统智能化的提高,同时选取了合适的照明器件,使得太阳能照明系统达到智能合理人性化需求。本文的主要工作可总结如下：(1)太阳能电池的工作原理和技术参数的研究分析。分析了太阳能电池的工作原理,然后从伏安特性曲线、最大功率点、开路电压、短路电流、温度和光照强度对太阳能电池的影响等参数进行了研究。(2)照明灯具和储能器件的研究及选型,分析了白光LED的工作原理,并说明它作为太阳能照明灯具的优势。系统对比分析了几种储能元器件,最终选择磷酸铁锂电池作为太阳能照明系统的储能器件,同时分析了锂电池的工作原理以及控制方式,最后研究了磷酸铁锂电池的充放电特性并给出了相应的曲线图。(3)太阳能照明系统的电路设计。选取ARM7芯片LPC2103作为控制器的核心,实现对光源照明的调节、磷酸铁锂电池的充放电控制以及其他逻辑功能的控制。系统采用MAX16834作为LED的恒流驱动电源,设计了大功率的LED驱动电路。最后还设计了MPPT控制电路。(4)系统软件和最大功率跟踪算法的设计。系统软件的设计实现了通过分时段和光照强度来调节LED的照明。对常用的最大功率跟踪算法进行了对比分析,采用扰动观察法作为最大功率跟踪算法,并在Matlab建立了太阳能电池的光伏模型,同时对此算法进行了仿真,结果验证了此方法的有效可行性。(5)在系统调试阶段,搭建了太阳能照明系统,验证了此照明系统的高效可行性,同时也验证了扰动观察法在此系统中的可行性。文章最后对本课题的研究工作做了总结,同时展望了本课题以后的研究内容和发展方向。通过选取LED为照明灯具,磷酸铁锂电池为储能器件,设计太阳能LED智能照明系统。系统通过对磷酸铁锂电池的充放电控制以及相应软件的设计,最终实现在不同光照强度和时间段时LED的智能照明功能。