基于太陽能LED照明系統(tǒng)的研究

1、第卷第期年月杭州師范大學學報（自然科學版）（）：基于太陽能照明系統(tǒng)的研究胡克用，李靜（）杭州師范大學錢江學院，浙江杭州摘要：由于能源緊張問題日趨嚴重，近年來太陽能光伏發(fā)電和文章介紹了開始引起了人們的關(guān)注將兩者結(jié)合應(yīng)用于太陽能著重分析該系統(tǒng)中的蓄電池、照明系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換器、控制器等各個組成部分的配置原則，使得系統(tǒng)能簡單可靠地實現(xiàn)智能控制，進而提出一種新穎的充電控制方法關(guān)鍵詞：光伏發(fā)電；轉(zhuǎn)化器；控制器中圖分類號：文獻標志碼：）文章編號：（隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，各國對能源的需求量越來越大，石油、煤炭等當今世界的主要能源即將被消耗殆盡；另一方面，經(jīng)濟的增長在某些地區(qū)是以犧牲環(huán)境質(zhì)量作為代價的，周邊的環(huán)境污染

2、日益嚴重因此，節(jié)能、環(huán)保已經(jīng)成為各地政府迫切需要解決的問題作為一種清潔無污染的能源，太陽能已被越來越多的對其有效的利用手段之一便是將它轉(zhuǎn)化成電能照明是日常生活中不可缺少的一部分，成為部門所重視，）世界各國一項重要的能源消耗而作為一種新型的光源，其節(jié)能環(huán)保的優(yōu)（勢，目前已經(jīng)在照明領(lǐng)域中突顯出來如何把太陽能和形成一種新型的照明系統(tǒng)，就成為完美結(jié)合，當前研究開發(fā)的重點之一太陽能照明系統(tǒng)太陽能如圖所示）一般由個部分組成：照明系統(tǒng)（太陽能電池、蓄電池、控制器、通常太驅(qū)動以及光源陽能電池放在屋頂?shù)雀咛幬恢蒙?，充放電控制器和鉛蓄電池放在地面的控制箱內(nèi)，驅(qū)動芯片和光源都裝在燈具中太陽能電池太陽能電池的作用就是

3、能夠集聚光子的能量，并將其轉(zhuǎn)化成當無光照時，可以將太陽能電池看成是一個二極管，因此為電能首先可以得出正向偏壓與通過的電流之間的關(guān)系：圖太陽能照明系統(tǒng)框圖收稿日期：（），（），：作者簡介：胡克用（男，浙江杭州人，講師，碩士，主要從事智能控制研究）第期胡克用，等：基于太陽能照明系統(tǒng)的研究）式（中：理論值一般設(shè)為，為理想二極管參數(shù)，是玻爾茲曼常量，為電為二極管的反向飽和電流，子的電荷量，為熱力學溫度當光照射到太陽能電池上時，將產(chǎn)生光生電流此電流是由區(qū)到區(qū)的方向同時，由于結(jié)二，極管的特性，存在著正向二極管電流此電流的方向從區(qū)指向區(qū)，與光生電流的方向剛好相反因，此，實際獲得的電流為兩者之差：）中的參數(shù)含

4、義與式（）中表示的含義相同式（），（）當太陽能電池帶上負載時，負載的取值范圍理論上可以從到；如果當負載時，使得這個最大功率就定義為太陽能電池的輸出功率最大，）中式（和為最佳的工作電流和工作電壓（）轉(zhuǎn)換由于不同緯度的日照強度有差異，加上所驅(qū)動的負載量有變化，從太陽能電池這里產(chǎn)生出來的直流電壓是不夠穩(wěn)定的，這樣就很難滿足后級裝置的需要，因此必須設(shè)計對太陽能電池的輸出轉(zhuǎn)換電路，電壓進行調(diào)節(jié)，從而把輸出電壓穩(wěn)定在一定的要求范圍內(nèi)該系統(tǒng)設(shè)計采用的是它具有轉(zhuǎn)換電路，功率開關(guān)內(nèi)置的在寬廣的輸控制、轉(zhuǎn)換功能入電壓范圍內(nèi)，輸出電流能達到，負載調(diào)整率和線性調(diào)整率極好其工作過程是：剛開始時，開關(guān)管處于截止狀態(tài)，內(nèi)部

5、的續(xù)流管導(dǎo)通，則接到地，的電壓通過內(nèi)部肖特基二極管對外部自舉電與之間的自舉電容充電，容兩端的電壓作為開關(guān)管驅(qū)動部分的電源電壓，以保證開關(guān)管能正常工作；當自舉電容兩端電壓超過開關(guān)管的閾值電壓時，控制環(huán)路開始正常工作在每次時鐘的上升沿對開關(guān)管會導(dǎo)通，輸入電壓通過電感連觸發(fā)器進行置位，接到輸出電容，電感電流線性增加，同時對輸出電容進行充電如此循環(huán)，將輸出電容上的電壓充至設(shè)置的輸出電壓設(shè)計的外圍應(yīng)用電路圖如圖所示對于該系統(tǒng)所采用的需要對它充電使用的電壓為因此也就要求經(jīng)過蓄電池，轉(zhuǎn)換之后輸出電壓能達到于是，從太陽能電池產(chǎn)生的電壓，必須先通過左右轉(zhuǎn)換電路之后，穩(wěn)壓成為電壓，再通過轉(zhuǎn)換為電路，供蓄電池充電使

6、用圖的應(yīng)用電路圖蓄電池的充電控制蓄電池是太陽能照明系統(tǒng)中儲存能量的部件，蓄電池的基本特性直接影響著照明系統(tǒng)的性能，配有蓄電池的照明系統(tǒng)的運行特性，很大程度上由蓄電池的特性所決定，根據(jù)馬斯定律蓄電池當前可接受充電電流與蓄電池的剩余容量及充電時間有關(guān)根據(jù)這一定律，該系統(tǒng)設(shè)計對最大充電電流限制為，采用恒流充電、恒壓充電和浮的鉛酸蓄電池進行充電，充充電種混合式充電方式其設(shè)計的充電控制流程如圖所示，下面來具體闡述其設(shè)計的控制過程：）由控制器來檢測蓄電池的端電壓大小，當發(fā)現(xiàn)其值小于蓄電池的最大電壓上限時，充電器便以的恒流模式對蓄電池進行快充；杭州師范大學學報（自然科學版）年）由控制器來檢測蓄電池的端電壓大

7、小，當發(fā)現(xiàn)其值大于上限值時，這時判斷的變量發(fā)生了變化，比較充電電流與轉(zhuǎn)換閾值電流的大小，假設(shè)則充電器以恒壓模式對蓄電池進行慢充；，）繼續(xù)判別充電電流與轉(zhuǎn)換閾值電流當上一步慢的大小關(guān)系，充過程接近尾聲時，會發(fā)現(xiàn)充電電流小于閾值電流這時蓄電池就進，入了浮充模式，對蓄電池進行涓流充電，直至飽和狀態(tài)綜上所述，蓄電池的充電方式為：當白天有日照時，由太陽能電池吸收再經(jīng)過對蓄電池進行光能轉(zhuǎn)化成電能，轉(zhuǎn)換模塊進行穩(wěn)壓輸出后，充電過程可以采用恒流充電、恒壓充電和浮充充電這三者中的任意充電，一種或者幾種方式組合而成，具體采用何種方式要根據(jù)蓄電池的端電壓和充電電流的大小而定同時，蓄電池也不能過充電，一般情況下，蓄電

8、池的端電壓不能超過蓄電池規(guī)定電壓的否則容易造成蓄電池損壞，控制器控制電路是整個系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)采用的是一種新型太陽能，照明系統(tǒng)控制方案，使用控制整單片機作為微處理器（）該控制方案能實現(xiàn)對太陽能電池輸出和蓄電池的充放電管個系統(tǒng)的運行控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖所示，主要具理、照明控制驅(qū)動管理等功能，有以下幾個功能：）采樣檢測太陽能電池的工作電壓、電流等參數(shù)，根據(jù)事先設(shè)定的算法輸出合適的信號，來調(diào)節(jié)輸出穩(wěn)定的電壓供蓄電池充轉(zhuǎn)換電路，電使用）采樣檢測蓄電池的工作電壓、電流等參數(shù)，判斷蓄電池的狀態(tài)；根據(jù)上文所提供的充電方案，采用相對應(yīng)的充電控制方式）通過控制外部照明控制驅(qū)動管理，信號的占空比可以調(diào)節(jié)驅(qū)動光源的

9、電流大小，從而達到調(diào)節(jié)照明亮度的功能）各類狀態(tài)的顯示界面，采用常用的模塊圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖蓄電池的充電控制流程圖燈具驅(qū)動電路（，該系統(tǒng)采用的如圖所示）這是一款降壓型、功率開關(guān)內(nèi)置驅(qū)動電路是控制、的使用電流模式控制驅(qū)動電路，發(fā)光管下面簡述一下剛開始工作時，開關(guān)管若驅(qū)動的工作原理：處于截止狀態(tài)，的管腳電壓高于電流采樣的值，這時電流比較器就輸出低電平至在振蕩器時鐘的上升沿進行置觸發(fā)器端口，使得這樣由電感上的電流逐漸增加然位操作，導(dǎo)通，和電感、就組成了一個通路，后再采樣電流，經(jīng)過放大疊加斜率補償信號之后與跨導(dǎo)放大器的輸出進行比較，若前者已大于后者，則使開關(guān)管流過電感的電流量減少等到下一個時鐘周期到來，

10、重新打開使得觸發(fā)器復(fù)位，截止，電感上的電流再逐漸增加，這樣周而復(fù)始的操作，使得輸出電流穩(wěn)定在一定的值附近輸出電流大小由采樣電阻和設(shè)定的電壓值決定，通過調(diào)節(jié)采樣電阻的大小來調(diào)節(jié)輸出電流，由以第期下公式計算而得：胡克用，等：基于太陽能照明系統(tǒng)的研究燈（）是一種半導(dǎo)體器件，它又稱發(fā)光二極管，可以直接把電轉(zhuǎn)化為光如果與目前流行的照明光源作類比，可以得出照明具有以下優(yōu)點：）色彩艷麗、純度高目前產(chǎn)品幾乎覆蓋了整個可見光譜范圍，且色彩純度高）壽命長超的壽命可以達到萬，過普通光源好幾倍）節(jié)能，經(jīng)濟）三原色的可采用控制方組合，式來實現(xiàn)顏色的變化表說明了目前常用的燈與燈之間的性能比較表各種燈的性能指標圖驅(qū)動電路框圖種類白熾燈熒光燈高壓汞燈燈節(jié)能燈（）光效色溫全系列顯色指數(shù)平均壽命供電方式交流交流交流直流交流結(jié)束語該文設(shè)計的太陽能采用的都是目前常用的模塊或電路，其穩(wěn)定