毕业论文--太阳能路灯照明设计.doc

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1、毕业论文-太阳能路灯照明设计 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 常州信息职业技术学院 学生毕业设计 (论文) 报告 系 别： 电子与电气工程学院 专 业： 光伏发电技术及其应用 班 号： 光伏122 学 生 姓 名： 张承远 学 生 学 号： 设计论文题目：光伏发电路灯照明系统设计 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 目 录 摘要 Abstract 第1章 绪论 1.1我国太阳能资源状况?1 1.2太阳能路灯与普通路灯的比拟?2 1.3太阳能照明是开展的趋势?4 第2章 设计思路 2.1设计的思路及原那么?5 2.2设计的要求?5 第3章 太阳能路灯的组成

2、原理及工作原理 3.1太阳能路灯的组成 ?6 3.2太阳能路灯的工作原理 ?6 第4章 各部件的组成及工作原理 4.1太阳能电池组件的组成及工作原理 ?7 4.1.1太阳能电池分类 77 4.2蓄电池的组成及工作原理 ?999 4.3控制器的根本工作原理 ?101111 4.4光源的选择?1212 4.4.2 LED灯的特点12 第5章 太阳能路灯的设计及实际应用 5.1太阳能电池组件的选择?14 5.1.1太阳电池组件的根本要求?14 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 5.1.2 单晶硅太阳能电池组件的结构及技术参数 ?14 5.2系统设计?16 5.2.1 电源电路 ?

3、16 5.2.2 太阳能电池板组件 ?17 5.2.3 照明负载 ?17 5.2.4蓄电池和太阳能板的选用 ?18 5.2.5 过充、过放控制电路 ?18 5.3 LED路灯系统参数设计及计算?19 5.3.1 LED灯具的布局及高度计算?19 5.3.2 LED光源照度的计算?20 5.3.3 LED路灯配置计算?20 5.4太阳能路灯的安装和施工?20 5.5太阳能路灯的实际应用?21 结论?23 参考文献?24 致谢?25 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 摘 要 近年来，随着全球能源危机和环境污染的问题日益严重，可再生能源的开发的利用已势在必行。太阳能是一种潜力无限

4、的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。在当今世界，路灯的照明用电已占总用电量的不小比重。本文所讲述的是关于太阳能发电路灯照明系统的设计以及应用。研究包括：太阳能路灯、太阳能电池、蓄电池、控制器、LED灯源等各器件的工作原理及其各自的根本特性，再根据不同的要求选择出经济实用适合本地区需求的相应容量的太阳能光伏电池、蓄电池、充放电控制器、LED灯源等配置，实现太阳能路灯照明系统的整体设计。 关键词：太阳能路灯 太阳能电池 蓄电池 充放电控制器 LED灯源 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 Abstract In recent years, with the

5、 global energy crisis and environmental pollution problem is increasingly serious, the development of renewable energy use is imperative. Solar energy is a clean, efficient and sustainable potential of renewable energy, is the first choice for energy conservation and environmental protection of all

6、mankind. In today's world, street lamp lighting has a big proportion of the total power consumption. This article is about the design and application of solar street lighting system. Studies include: solar street light, solar battery, storage battery, controller, LED light source device's wo

7、rking principle and their respective basic characteristics, then according to the requirements of different choice of economical and practical for regional demand corresponding capacity of solar PV cells, battery, charge and discharge controller, LED light source, such as configuration, realize the

8、integral design of the solar street lighting system. Key words: Solar street lamps PV cells lead-acid battery Controller LED light 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 第一章 绪论 在飞速开展的中国，能源短缺问题和环境污染问题已经是十分突出的问题，节约能源能和环保是实现中国社会经济可持续开展战略所急需解决的问题的重中之重。目前，照明所消耗得电力约占整个电力消耗的20%左右，减少照明用电消耗是当今节约不可再生能源的重要途径。中国作为有限能源消耗的大国

9、，必须要尽快寻求可以代替传统光源的新一代节能环保型的光源。为了实现这一目标，科学界人士已研究开发出许多种节能照明器具，也取得了一定的成效。但是，距离“绿色照明的要求还有很长的一段距离，开发和应用的更高效性、可靠性、平安性以及耐用性的新型光源势在必行。 当今，太阳能作为一种平安、环保新能源越来越受到人们重视。太阳能是一种非常大量的可再生资源，也可说是“取之不尽，用之不竭的。世界能源危机的日益加剧，各国都在努力寻求解决当今社会能源危机的方法，一条道路是寻找新型能源和提高可再生能源的利用效率；另一条是寻求新的节能技术，减少不可再生能源的过度消耗，大大提升能源的利用效率。而太阳能的有效开发和有效的利用

10、就是其中一条道路。我国各地区太阳能资源情况如下： 我国太阳能资源分布图1 1 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 2 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 我国太阳能资源分布图2 随着太阳能光伏发电技术的开展和进步，利用太阳能的光伏发电技术而可直接使用的灯具产品在环保节能的优势，太阳能路灯、庭院灯、草坪灯等方面的光伏发电应用已经逐渐形成规模，太阳能发电在路灯照明领域开展已经日趋完善。 随着地球不可再生资源的日益缺乏，根底能源的投资本钱逐渐增高，各种平安问题和污染隐患问题可谓是随处可见。太阳能能源作为一种取之不尽，用之不竭的平安型、环保型新能源越来越受到人们的重

11、视。太阳能照明系列的产品跟随着太阳能热水器的普及之后而被众人所接受熟知以及使用，在这里就太阳能路灯和使用普通路灯的效果作实用优势比照。 1优势比照一 普通照明路灯的安装比拟复杂：在普通的照明路灯工程中有相对复杂的作业程序，首先要安装的路段铺设电缆，电缆沟的开挖、暗管的铺设、管内的穿线以及回填等大量的根底工程。然后再长时间的安装灯架调试电路，如果任何一条线路有问题，就需要大面积的返工。并且地势和线路要求比拟复杂、人工和辅助材料的本钱高昂。太阳能路灯的安装相对简便：在太阳能路灯安装时，没有复杂的线路需要铺设，只需要做一个水泥基座，再用不锈钢的螺丝固定就安装成功。 2优势比照二 3 常州信息职业技术

12、学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 普通的照明路灯是有一定的平安隐患：普通路灯在安装的过程中施工的质量、景观工程的改造、材料的老化、供电不正常以及水电气管道的冲突等方面带来诸多平安隐患。 太阳能路灯没有平安隐患：太阳能路灯是低压产品，运行平安可靠。 太阳能路灯的其它优势：是绿色环保的新能源，能为新型的生态小区开发和推广增加新的卖点；同时可以持续减少物业管理本钱，减少业主公共分摊局部物业的费用。 3优势比照三 普通照明路灯电费高昂：普通照明路灯在工作中有高昂的电费，要长期的不间断的对线路和其它的配置进行维护或更换，维护的本钱逐年递增。太阳能路灯那么免电费：太阳能路灯是一次性投入，没有任何维护本

13、钱，三年就可收回投资的本钱，可以长期受益。 综上比照所述，太阳能路灯平安无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性，将为楼盘的销售、市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。 太阳能照明的本质上是一个光电转换的系统，专业领域称其为“硅晶片地面光伏组件。它的工作原理是通过硅晶片接收太阳光线后转变为电能，再储存在蓄电池中，然后由光感开关进行控制，当天黑时就能够自动点亮，天亮时又可以自动熄灭。太阳能照明灯是光电转换技术的一种新型应用产品，凭借它的节能、环保、无需布线、自动控制以及可以随时变换的位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。 因为硅晶片的价格相对来说比拟昂贵，最初的太阳能仅

14、是应用在航天事业上。在太阳能技术上有所突破后，被美国、日本、德国等兴旺得国家率先尝试运用在高科技领域上。随着太阳能光伏发电技术的开展和进步，在民用的方面首先是应用在灯具的照明上。近几年来，太阳能灯具的产品由于环保和节能的双重优势，太阳能的庭院灯、草坪灯和装饰灯等照明灯的应用逐渐形成规模。 大量的试验说明，普通灯具和太阳能灯具比照分析后得出：在满足同样 4 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 的照明要求条件下，两种不同方式的供电，普通灯具的本钱比太阳能灯具的本钱要低的多；然而如果将整个工程的施工费用计入整个工程，那么两种灯具在初期投资时造价相当。工程量越大，普通灯具的工程施工费

15、用越高，其初始投入大于太阳能灯具。使用的时间越长，越能显出太阳能灯具的实惠。如果把人力、物力计算在内，普通灯具的辅助费用与维护费用都将比预算的高。在后续的使用费用上电费、维护费用等，太阳能灯具的优势更明显。“如果在全国推广使用3亿只太阳能灯，其节能效果相当于新建一个三峡工程。 太阳能的众多优点已被越来越多的人所接受。作为太阳能应用的系列产品之一的太阳能灯，其一直是各方研究和关注的焦点对象。在已有技术根底上，技术人员与厂商集思广益，在许多地方取得了突破性的进展，为太阳能灯最终走向千家万户打下了非常坚实的根底。 第二章 设计思路 太阳能光伏发电系统的根本原理相同，但是需要考虑的环节更多。首先是根据

16、用电的负载用电量，确定太阳能的组件功率，再确定蓄电池的电池容量，然后进行电气的设计、光源的设计和设备的选型，最后进行系统的结构设计。在设计中要确保太阳能LED路灯的运行稳定性和可靠性，以及保证系统工作的稳定与可靠。 设计的原那么：对于照明系统设计一般我们需要考虑以下几个问题： 1从功能上来说,道路的照明系统主要功能是保证正常的交通平安，提高交通的运输效率、保障人身的平安、提供舒适的环境、提升工厂的形象。 2在道路照明的根底上，需要提高道路照明系统的效率，降低系统功率的损耗，节约能源，减少污染，以到达节能和环保的目的。 3另外还要结合当地的光资源情况。 1电池板功率的计算和选用； 2蓄电池容量、

17、充放电控制和充放电状态显示； 5 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 3连续阴雨天三天路灯仍能照明； (4系统断电时可以保存用户所设定的各种参数。 第三章 太阳能路灯的组成及工作原理 太阳能路灯由太阳能电池组件太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电 池组、光源、灯杆及灯具外壳等组成，有的还要配置逆变器。 6 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 太阳能路灯的系统工作原理简单，利用光电伏特效应原理制成的太阳能电池在白天太阳能电池组件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至10lux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放

18、电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电8小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。 第四章 各部件的组成及工作原理 太阳能电池按结晶状态结晶系薄膜式非结晶系薄膜式(表示a-)两类前者单结晶形结晶形。其按电池组件的材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形机膜形化合物半导体薄膜形非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、V族(GaAs,InP等)、族(Cds系)磷化锌(Zn3p2)等。太阳能电池根据所用的材料不同，太阳能电池还可以分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶

19、太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前开展最成熟的，在应用中居主导地位。 7 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 ： 图4.1.2-1中，正电荷表示的是硅原子，负电荷表示的是围绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照4.1.2-2： 上图中，正电荷表示的是硅原子，负电荷表示的是围绕在硅原子旁边的四个电子。其中黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只能有3个电子，所以就会产生如上图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得极其不稳定，容易吸收电子而中和，形成Ppositive型半导体。 同样的，

20、在掺入磷原子以后，因为磷原子周围有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活泼，形成Nnegative型半导体。黄色的就是磷原子核，红色的为多余的电子。如4.1.2-3。 8 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 在 N型半导体中含有比拟多的空 穴，然而P型半导体中含有较多的电 子，这样，当两种半导体结合在一起时， 就会在接触面形成电势差，这就是PN 结。 当两种半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩

21、散就形成了一个由N指向P的“内电场，从而阻止扩散进行。到达平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下列图所示 由于半导体不是电的良导体，当电子在通过pn结后，电子如果在半导体中流动，其电阻很大，损耗也就很大。但如果在上层层面上全部涂上金属，阳光就不能通过，电流也就就不能产生，因此一般用金属网格覆盖pn结如上图，以此来增参加射光的面积。 9 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 另外硅的外表光滑发亮

22、，硅的外表会反射掉大量的太阳光，这局部的太阳光不能被电池利用。正因如此，科学家们在硅的的外表涂上了一层反射系数非常小的保护膜，将太阳光反射的损失减小到5甚至更小。毕竟一个电池所能提供的电流和电压有限，所以人们又将很多电池一般是36个块并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。 蓄电池是电池中的一种。蓄电池的作用是能把有限的电能储存起来，在适宜的地方使用。蓄电池的工作原理就是把化学能转化为电能。 蓄电池的种类一般分为：镍氢蓄电池、镍氢蓄电池、镍镉电池、锂离子电池、镍锌蓄电池、钠硫蓄电池、锌空气蓄电池等。同样蓄电池的应用也涉及很广泛，主要是用于通讯、汽车、电动车蓄电池以及风力和太阳能发电的电能存储。

23、蓄电池的主要功能是： (1) 能量存储能力及自主运行。 (2) 电压和电流稳定性。 (3) 提供浪涌电流。 在铅酸蓄电池中使用的电解液是H+浓度最高时的硫酸溶液，其比重大约为 1.3g/cm3。一般的蓄电池都是使用此类型的溶液。极板为用Pb作成的网状结构，在其表层上敷涂化学反响的活性物质。正极板的活性物质是PbO2粉末，将电充满以后看起来有点偏棕色。负极板的活性物质是海绵状铅粉末，将电充满以后为金属铅的灰色。放完电时二级板均为灰白色。 在放电时：正极板PbO2将转化成PbSO4，酸中的H+得电子转化为和H2O。 PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 放

24、电反响 同时：负极板铅粉末也将转化为硫酸铅，硫酸根失电子在负极产生电子。 电子在外回路中产生电流。 充电时：与上面相反，PbSO4转化为具有不同能量状态的PbO2以及 Pb 。 PbSO4 + 2H2O + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb 充电反响 10 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 上面的化学反响方程式中可以 看出，铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质PbO2和负极的活性物质金属Pb都与硫酸电解液反响，生成PbSO4，这种反响叫做“双硫酸盐化反响。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的PbSO4是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。

25、在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的PbSO4，在外界充电电流的作用下会重新复原成PbO2和金属Pb，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反响，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。 太阳能电池的伏安特性具有很强的非线性，即当日照强度改变时，其开路电压不会有太大的改变，但所产生的最大电流有相当大的变化，所以其输出功率与最大功率点会随时改变。然而当光强度一定时，太阳能电池输出的电流一定，可认为是恒流源。因此，必须研究和设计性能优良的光伏控制器，才能更有效的利用太阳能。太阳能电池将吸收的光能转换成电能而通过充放电控制器对蓄电池充电。充放电控制器的功能主要有两个，一是对蓄电池的充放

26、电保护，以防止蓄电池有过充或过放的情形发生，而蓄电池的任务那么是储能，以便在夜间或阴雨天供 给负载用电；二是提供稳定的直流电压源供应逆变器或直流负载使用。 当系统检测到环境光充足，控制器就会进入充电模式。蓄电池充电有两个比拟重要的电压值：深度放电电压和浮充充电电压。前者代表在正常使用情况下蓄电池电能被用完的状态，而后者那么代表蓄电池充电的最高限制电压，这些参数应该从蓄电池产品手册上可以查到。在设计电路中针对12V蓄电池，分别设置深度放电电压为11V和浮充充电电压为13.8V(皆为在室温条件下的电压值，软件中这两个值增加了相应的温度补偿)，具体充电模式如表所示。 11 常州信息职业技术学院电子与

27、电气工程学院 毕业设计论文 从中可以看到涓流充电模式和恒流充电模式会用到MPPT算法，MPPT算法有很多种方式可以实现，业界有不少的论文对此进行了探讨，总的来说各有优劣，设计电路中采用相对简单的扰动观察法来实现。这个控制方法的根本思想是通过增大或者减少充电电路开关信号PWMCHG占空比，然后观察输出功率是变大还是变小，以此来决定下一步是增大还是减少占空比。由于太阳能板的输出变化相比照拟缓慢，而且是单极点，所以这种方式还是能收到比拟好的效果。 蓄电池给LED灯供电，即蓄电池放电 当系统检测到周围环境光线缺乏时，就会进入蓄电池给LED供电模式。LED电流通过高位电流检测芯片(TSC101AILT)

28、采样送回MCU，由MCU通过调整开关信号PWMDRV占空比来获得恒定输出电流。为了到达节能的目的，LED的恒定电流值会根据系统检测的环境光强度来调整：当环境光由亮变暗时，系统的输出电流也会相应从小到大;当环境光完全暗下来时，系统的输出电流也到达预设的最大值。除了由环境光控制LED的输出，用户还可以通过设定开关DIP1DIP4的状态来开启时间控制功能，系统会根据DIP1DIP4的设定组合来控制LED从亮5分钟到12小时不等。此外，为了提高系统的可靠性，设计电路添加了针对太阳能电池板、蓄电池和LED等一系列软硬件的保护功能。 4 各种光源的特性比拟 光源的选型对于太阳能路灯来说是最关键的一步，目前

29、针对太阳能路灯专用的光源较少，为减少有限能量的损失，光源尽量选直流光源。目前常见的光源有直流节能灯、高频无极灯、低压钠灯和LED光源。 12 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 1低压节能灯：功率小，光效较高，但使用寿命2000小时，电压低灯管发黑，一般适合太阳能草坪灯、庭院灯。 2低压钠灯：低压钠灯光效高可达200Lm/w，但需逆变器，低压钠灯价格贵，整个系统造高，采用较少。 3无极灯：功率小，光效较高。该灯在220V纯粹弦波，频率50赫兹普通市电条件下使用，寿命可以到达5万小时，在太阳能灯具上使用寿命大大减少和普通节能灯差不多因为太阳能灯具都是方波逆变器，太阳能电源220

30、V输出频率、项位、电压都是不能和普通市电相比的。 4 LED：LED灯光源，寿命长，可达1000000小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高。 4.4.2 LED灯的特点 1高效节能：发光效果相同的情况下，LED灯比传统的日光灯节能67%。 2超长寿命：Led节能灯采用半导体芯片发光，无灯丝，无玻璃泡，不怕震动，不易破碎，使用寿命可达50,000小时以上。 3光线健康：led节能灯光线中不含紫外线和红外线，不产生辐射。 4绿色环保：led节能灯不含汞和氙等有害元素，利于回收，而且不会产生电磁干扰。 5保护视力：led节能路灯颗粒采用直流驱动，无频闪。 6光效率高：led节能灯发热小，80%的

31、电能转化为可见光。 7平安系数高：led节能路灯所需电压、电流较小，发热较小，不产生平安隐患，于矿场等危险场所。 8防蚊虫：LED灯由于没有紫外线，不会像传统日光灯一样吸引蚊虫，从而有利于维护室内清洁。 9用着省心：普通日光灯几个月就会衰减，需要更换，从而带来很大不便；LED灯由于寿命超长12小时一天，可用11年，从而节省了大量的维修费。 13 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 第五章 太阳能路灯的设计及实际应用 太阳能电池组件是发电系统中的核心局部，其作用是将太阳的辐射能直接转换为直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。一般根据用户需要，将假设干太阳能电池板按一定方式连接

32、，组成太阳能电池方阵阵列，再配上适当的支架及接线盒组成太阳能电池组件。 (1)防水、防冰雹、防风。一般太阳能电池组件采用钢化玻璃封装，采用的铝合金边框应具有高强度，抗机械冲击能力要强。安装时用金属支架固定，能抵御10级以上大风。 (2)标准测试条件：辐射度为1000W/,电池温度为25。 (3)绝缘电压：600V。 (4)边框接地电阻：10。 (5)迎风压强:2700Pa 。 (6)填充因子：73。 14 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 (8)开路电压温度系数：-60mV/。 (9)工作温度：-40+85。 5.1.2 单晶硅太阳能电池组件的结构及技术参数 1单晶硅太阳能

33、电池组件的结构 单晶硅太阳能电池组件的实物外形如图5-1所示，单晶硅太阳能电池组件的结构如图5-2所示,光伏组件的I-V输出曲线如图5-3所示。 5-1单晶硅太阳能电池组件的实物外形 5-2单晶硅太阳能电池组件的结构 15 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 5-3光伏组件的I-V输出曲线 2 单晶硅太阳能电池组件技术参数如下： 电池片的类型 最大工作功率W 最大功率电压V 最大功率电流A 短路电流A 开路电压V 最大系统电压V 工作温度() 电池片数量PCS 尺寸mm 短路电流随温度变化系数开路电压随温度变化系数最大功率随温度变化系数 NOCT() 功率偏差范围(%) 组件

34、外表能能承受的最大压 冰球试验 重量kg 接线盒 引线长度mm 电池转换效率(%) 单晶/多晶 80 17.5 4.66 5.12 21.5 700 -40+85 60 119554530 0.040.015 -(0.3250.1) -(0.430.05) 452 5 2700 25mm 冰球以 23m/s的 19.5 Renhe(6-diode) 900/900 16 16 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 两块电池板并联正极接正极，负极接负极，中间要接二极管。两块输出功率和规格不同的太阳能电池组件不可以并连在一起，因并联会造成内部损耗，降低了太阳能电池组件的使用效率，缩

35、短了使用寿命。 5.2.1 电源电路 电源电路如图2所示。系统太阳能供电，24V蓄电池电压经过7805稳压后产生5V电压，作为控制器的主电源。电容C2、C3作为高频旁路电容，将高频信号旁路到地。同样电容C1、C4为滤波电容。 +24v +5v 5.2.2 太阳能电池板组件 在新能源中，公认技术含量最高、最有开展前途的是太阳能发电。将吸收的太阳辐射热能转换成电能的装置，可分为两类：一类是太阳能热电直接转换；另一类是太阳能热动力发电，是将太阳热能通过热机带动发电机发电，其根本构成包括集热装置、储能系统、热机和发电机等。 (1) 太阳能光发电：直接将太阳的光能转换成电能的利用方式，可分为光伏发电、光

36、感应发电、光化学发电和光生物发电。目前应用的光伏发电，是根据“光生伏特效应直接将照射到太阳能电池上的光能转换成电能输出，一般由太阳能电池方阵及支架、蓄电池、控制器、逆变器等局部组成。其缺点是：能量密度底、转化效率底、受自然条件和气候环境因素影响大、初始投资高和间歇性工作。目前，光伏发电主要用于三大方面：为无电场合提供电源；太阳能日用电子产品(太阳能充电器、太阳能灯具等)；并网发电。 (2)太阳能电池板分为晶体硅包括单、多晶硅电池组件、非晶硅薄膜电 17 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 池组件及砷化镓电池组件。 为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，要为

37、太阳能电池组件选择一个最正确倾角。通过Hay模型的计算，可以得到的不同倾角平面的月平均太阳辐照量变化。 5.2.3 照明负载 由于LED是直流供电器件，很容易制成直流灯具，广泛应用于直流系统，如太阳能灯具产品。超高亮白光LED应用于太阳能灯具，单个束光型超高亮度LED发光管其产生的光线方向性太强，综合视觉效果较差，因此应首选平光型超高亮LED或平光型与束光型超高亮LED组合使用，将多个LED集中于一起，排列组合成一定规那么的LED发光源。 蓄电池 蓄电池组是太阳能LED路灯系统的储能装置，其作用是将白天有日照时发出的电能储存起来，在晚间或阴雨天时供负载使用。一般容量要能在无太阳辐射的日子里，满

38、足用户要求的供电时间和供电量，目前常用的是铅酸蓄电池。 蓄电池是一种化学电源，它将直流电能转变为化学能储存起来。需要时再把化学能转变为电能释放出来，由于光伏系统的功率输出每天都在变化，在日照缺乏发电很少或需要维修光伏系统时，蓄电池也能够提供相对稳定的电能，因此在太阳能LED路灯系统中，蓄电池对系统产生的电能起着储存和调节作用。 LED路灯系统采用铅酸免维护蓄电池，不需专门的维护；即便倾倒电解液也不会溢出，不向空气中排放氢气和酸雾；平安性能更好。 5.2.5 过充、过放控制电路 过充控制，就是在蓄电池处于过充状态时断开充电电路，过放控制电路就是在蓄电池处于过放状态时断开放电电路。过充、过放控制都

39、是为了保护蓄电池， 延长蓄电池的使用寿命。过充、过放控制电路如图5-6。过充、过放判断的依据主要是蓄电池电压的上下，其工作原理如下： 过充控制电路中将继电器J1的开关串联在充电电路中，当白天有太阳光时处于正常充电状态时，由太阳能板吸热经继电器开关常闭点向蓄电池充电，当蓄电池的电压高于26V时，认为蓄电池处于过充状态，U1A“-端电压高于“+端电 18 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 压时U1A输出“-，低电平，使Q1截止，同时Q2导通，继电器线圈J1通电，那么继电器常闭点断开，常开点闭合，充电电路断开过充指示灯亮，停止向蓄电池充电，到达过充保护功能。 VCOM1 图5-6

40、 过充过放控制电路 过放控制电路中将继电器J2的开关串联在放电电路中，当处于正常放电状态时，放电电路正常工作。在晚上由蓄电池向负载供电时，当蓄电池的电压低于22V时，认为蓄电池处于过放状态，此时U1B“+端电压低于其“-端电压时，U1B输出“-低电平，使Q3截止，同时Q4导通，继电器线圈J2通电，继电器开关由常闭点转到常开点，放电电路就断开，过放指示灯亮停止向负载供电。到达过放保护功能。 LED路灯系统容量的设计及计算是整个系统的重要一步，是关乎系统能否正常运行及系统整体的使用问题。 5.3.1 LED灯具的布局及高度计算 根据道路的宽度、照明要求不同，一般有三种安装布灯方式：单侧布制；双侧交

41、错布置；双侧对称布置。 LED灯具的安装高度H、间距S、与路宽W和布置方式间的关系如表 19 常州信息职业技术学院电子与电气工程学院 毕业设计论文 LED道路灯灯杆的安装高度要根据灯具的高度、道路周围树木和建筑物高度以及电池组件的形状、尺寸等确定，一般要比灯具的高度高1-1.5米。灯具的悬臂长度不宜超过安装高度的1/4，灯具的仰角不宜超过15o。 5.3.2 LED光源照度的计算 光源功率要根据道路照明照度要求及光源效率确定。光源照度计算公式为； 其中，EU为利用系数有LED灯具利用系数曲线查出；K为维护系数；W为道路宽度；S为路灯安装间距；N为与排列方式有关的数据。 5.3.3 LED路灯配置计算 1系统电压确实定。 太阳能路灯光源的直流输入电压作为系统电压，一般为12V或24V，在条件