太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)

1、指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 組員分工組員分工 目錄目錄一、設(shè)計(jì)內(nèi)容一、設(shè)計(jì)內(nèi)容二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)二、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)三、設(shè)計(jì)過(guò)程三、設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)內(nèi)容太陽(yáng)能是取之不盡，用之不竭，清潔無(wú)污染并可再生的綠色環(huán)保能源。利用太陽(yáng)能發(fā)電，無(wú)可比擬的清潔性、高度的安全性、能源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以及免維護(hù)性等其他常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。 本次選擇的太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課題是為應(yīng)用電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地門(mén)前的路段設(shè)計(jì)一個(gè)由太陽(yáng)能電池板與待選用燈具等組成的一個(gè)太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)在晚上提供照明，解決實(shí)訓(xùn)基地道路夜晚照明不足的問(wèn)題，提供可行可行性分析與參數(shù)。2022-4-30 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 太陽(yáng)

2、能路燈系統(tǒng)構(gòu)成圖太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)構(gòu)成圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需參數(shù)：1、系統(tǒng)發(fā)電量的估算：總發(fā)電量（kWh）=光伏電池的有效面積（平方米）*年平均太陽(yáng)光總輻射強(qiáng)度（w/平方米）*峰值日照時(shí)數(shù)（小時(shí)）*組件效率（硅電池一般可取15%）*系統(tǒng)效率（一般可取75%）；2、泉州的經(jīng)緯度約為(118.5E, 25N)與實(shí)訓(xùn)基地朝向；3、泉州本地峰值日照時(shí)間；4、單個(gè)蓄電池容量； 5、負(fù)載（燈具）功率與額定電壓； 6、太陽(yáng)能電池板的額定電壓、功率； 7、組件功率=負(fù)載每日耗電量/（峰值日照時(shí)間*0.58） 8、太陽(yáng)能電池方陣通常面向赤道放置，傾角不同造成各個(gè)月份方陣面接受的太陽(yáng)輻射量差 別很大。所以需要對(duì)

3、當(dāng)?shù)氐奶?yáng)能電池板的傾角進(jìn)行計(jì)算，以便獲得最大效益。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 福建地區(qū)的太陽(yáng)能相關(guān)參數(shù)表福建地區(qū)的太陽(yáng)能相關(guān)參數(shù)表區(qū)域城市安裝角度（度）峰值日照時(shí)數(shù)h/day年有效利用小時(shí)數(shù)（h）福建省福州173.541020.76莆田163.591035.18南平184.171202.42廈門(mén)173.891121.68泉州173.921130.33漳州183.871115.91三明183.921130.33龍巖203.921130.33寧德183.621043.83設(shè)計(jì)過(guò)程 一 、實(shí)訓(xùn)基地的3D模型建立DIAlux軟件模擬3D實(shí)訓(xùn)基地效果圖設(shè)計(jì)過(guò)程 二 、燈光模擬采用三雄極光公司的LED燈，數(shù)據(jù)如下： 設(shè)計(jì)

4、過(guò)程 二、燈光模擬DIAlux軟件燈光模擬效果圖如下：設(shè)計(jì)過(guò)程 二、燈光模擬照度分析結(jié)果：設(shè)計(jì)過(guò)程 三、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、蓄電池：陰雨天3天：蓄電池容量=2A（兩盞LED燈所需電流）x10H(夜間燈亮?xí)r長(zhǎng))x3（陰雨天條件下系統(tǒng)自持能力至少3天）=60AH。陰雨天1天：蓄電池容量=2A（兩盞LED燈所需電流）x10H(夜間燈亮?xí)r長(zhǎng))x3（陰雨天條件下系統(tǒng)自持能力至少1天）=20AH。一般情況下，陰雨天至少3天，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)使用12V70AH膠體蓄電池，但實(shí)驗(yàn)室只有12V17AH的蓄電池，勉強(qiáng)達(dá)到1天陰雨天要求。2、太陽(yáng)能電池板：經(jīng)過(guò)計(jì)算，設(shè)計(jì)總功率為120W，電流輸出大于等于0.75A

5、，小于10A，電壓輸出大于等于12V，小于41V，目的是匹配控制器。實(shí)驗(yàn)室有10w和100w兩種規(guī)格的電池板。 3、控制器功能：控制器現(xiàn)行功能多樣化，最基本的要求是能實(shí)現(xiàn)過(guò)充保護(hù)和的欠壓保護(hù)，并保證協(xié)調(diào)直流負(fù)載、光伏組件與蓄電池間的充放電。設(shè)計(jì)過(guò)程 三、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我們采用太陽(yáng)能電池分析儀PROVA-200與照度計(jì)對(duì)10w與100w太陽(yáng)能電池板進(jìn)行分析，結(jié)果如下：設(shè)計(jì)過(guò)程 三、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我們采用太陽(yáng)能電池分析儀PROVA-200與照度計(jì)對(duì)太陽(yáng)能電池板進(jìn)行分析，結(jié)果如下：規(guī)格100w10w光伏組件面積0.680m20.075m2光伏組件效率16.18%14.86%光伏組件開(kāi)路電

6、壓21.68V21.71V光伏組件短接電流6.129A0.5348A光伏組件最大功率110w8.484W最大輸出電流18.70V17.74V最大輸出電壓5.884A0.4777A實(shí)驗(yàn)室僅能提供12V17AH的蓄電池，故選用10w太陽(yáng)能電池板。 設(shè)計(jì)過(guò)程 三、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制器設(shè)計(jì)過(guò)程 四、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的安裝與測(cè)試選用低電量的膠體蓄電池是為了：（1）檢測(cè)在低電量下，太陽(yáng)能路燈控制器是否有報(bào)警提示；（2）在太陽(yáng)能電池板的一段時(shí)間充電后，膠體蓄電池是否有充電到設(shè)定電壓，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的充電功能。效果圖如下：設(shè)計(jì)過(guò)程 四、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的安裝與測(cè)試選用低電量的膠體蓄電池是為了：（1）檢測(cè)在低電量

7、下，太陽(yáng)能路燈控制器是否有報(bào)警提示；（2）在太陽(yáng)能電池板的一段時(shí)間充電后，膠體蓄電池是否有充電到設(shè)定電壓，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的充電功能。效果圖如下：設(shè)計(jì)過(guò)程 四、太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的安裝與測(cè)試：安裝完成后，我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了相對(duì)應(yīng)的測(cè)試。此時(shí)地面照度57900lux（圖4.14）太陽(yáng)能電池板面向南面擺放；蓄電池先不接入光伏控制器，用萬(wàn)用表測(cè)得此時(shí)蓄電池電壓為11.45V，處于欠壓狀態(tài)，將蓄電池接入光伏控制器當(dāng)中，光伏控制器中的低電量警報(bào)燈閃爍，證明控制器欠壓保護(hù)模塊工作正常；接入光伏組件，控制器的光伏組件模塊燈亮起，光伏組件開(kāi)始對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，每十分鐘對(duì)蓄電池進(jìn)行電壓測(cè)量，結(jié)果如下：設(shè)計(jì)過(guò)程 四、太陽(yáng)能路

8、燈系統(tǒng)的安裝與測(cè)試：此時(shí)，控制器上欠壓保護(hù)電路燈停止閃爍，轉(zhuǎn)為常亮，顯示電池電量正常。由于是在白天進(jìn)行測(cè)試，出于對(duì)設(shè)備的考慮，我們經(jīng)過(guò)討論，決定轉(zhuǎn)換控制器工作模式，讓燈具亮起，測(cè)試控制器放電過(guò)程。利用控制器上的模式選擇按鈕，我們將模式轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式，即按動(dòng)按鈕，LED燈亮起，再次按動(dòng)按鈕，LED燈熄滅。經(jīng)過(guò)測(cè)試，整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)充電、放電、電路保護(hù)等方面功能正常。設(shè)計(jì)過(guò)程 五、實(shí)用性分析在多日的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)探究之后，黎明大學(xué)應(yīng)用電子實(shí)訓(xùn)基地地理位置優(yōu)越，日照時(shí)間充足，日照平均時(shí)長(zhǎng)達(dá)到3.92h；擁有大面積頂棚，安裝條件便利；擁有較為先進(jìn)的安裝測(cè)試儀器，對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)檢修起到巨大幫助。在對(duì)10W太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的探究中，利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室設(shè)備與器材組建了滿足一天陰雨天要求的路燈系統(tǒng)，系統(tǒng)工作正常，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的充放電和對(duì)整個(gè)電路的保護(hù)，安全可靠。所以通過(guò)以上模擬、計(jì)算和測(cè)試，在實(shí)訓(xùn)基地建立一套100W太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)是可以實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)計(jì)算，完全符合應(yīng)用電子實(shí)訓(xùn)基地要求的太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)清單如下：1、燈具：根據(jù)上述DIAlux模擬結(jié)果，使用10w單頭LED燈，電壓匹配12V，并配有燈桿、方便實(shí)用；2、電池板：利用學(xué)?，F(xiàn)有的100w太陽(yáng)能電池板；3、蓄電池：