智能型LED太阳能路灯控制系统

发布时间：2017-08-29 23:21

  本文关键词：智能型LED太阳能路灯控制系统

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【摘要】：智能型LED太阳能路灯控制系统是一个能够自主运行,并且实时反馈各路灯运行状态的系统,由太阳能电池板、铅酸蓄电池、LED路灯、充电电路、放电(LED路灯驱动)电路、MCU控制器、网络通信七个部分组成。智能型LED太阳能路灯控制器中,太阳能电池的输出电压对蓄电池寿命影响很大,如果充电方法不恰当,容易造成蓄电池损坏,从而提高了太阳能路灯的成本,这样就会阻碍太阳能路灯的广泛应用。本论文设计的目的是基于ATmega16单片机,开发出的一款智能型LED太阳能路灯的控制系统,该控制系统不仅具有太阳能路灯控制器的智能运行功能,同时还具备远程可监控管理功能。系统的设计过程主要可分为：系统算法设计、ATmega16单片机系统的软硬件设计、充电电路和放电电路设计、机远程监控设计。算法的设计主要分两步进行：太阳能电池板最大功率跟踪法设计,通过对太阳能电池板电压输出特性的深入系统研究,结合模糊控制的理论思想,设计出的一种跟踪速度快,实现方法简单的最大功率算法；铅酸蓄电池充电算法的设计,结合太阳能电池板输出最大功率跟踪算法以及铅酸蓄电池的充电、放电特性,铅酸蓄电池采用的充电方法是三段式充电法,在保证充电效率的同时,也对铅酸蓄电池起到了保护。控制器设计的主要目的是达到最大功率点跟踪,实现铅酸蓄电池的安全充电和驱动LED负载,实现太阳能路灯的通信功能,以及能够进行自我保护。通信部分设计主要完成远程上位机监控功能,主要包括上位机程序开发和通信网络的设计,上位机远程监控系统主要是通过以太网和无线网络与每个路灯进行通信。
【关键词】：太阳能 LED照明 蓄电池 充放电算法 远程监控
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TM923.34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 本课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 我国太阳能资源地理位置分布10-11
• 1.3 太阳能路灯控制器应用现状11
• 1.4 本课题研究的主要内容11-13
• 2 智能型LED太阳能路灯控制系统的总体构成13-16
• 2.1 引言13
• 2.2 设计原则13-14
• 2.3 系统组成结构14-15
• 2.4 本章小结15-16
• 3 路灯光电系统和LED灯具16-35
• 3.1 太阳能电池16-24
• 3.1.1 太阳能电池的结构及工作原理16-17
• 3.1.2 太阳能路灯光伏发电系统的分类17
• 3.1.3 太阳能光伏电池的特性17-19
• 3.1.4 太阳能光伏电池的最大功率点的跟踪19-24
• 3.2 铅酸蓄电池24-28
• 3.2.1 铅酸蓄电池简介24-25
• 3.2.2 铅酸蓄电池使用过程中的充电特性和放电特性25-26
• 3.2.3 蓄电池充电方法26-28
• 3.3 太阳能电池板和铅酸蓄电池的选型28-30
• 3.3.1 太阳能电池板和铅酸蓄电池的选型原则28-29
• 3.3.2 太阳能电池功率和蓄电池容量匹配计算29-30
• 3.4 LED灯具30-35
• 3.4.1 LED的工作原理30-31
• 3.4.2 LED的基本特征31-32
• 3.4.3 LED的优点32-33
• 3.4.4 LED的散热33-35
• 4 系统的硬件设计35-53
• 4.1 系统硬件设计简介35-36
• 4.2 单片机最小系统电路设计36-39
• 4.2.1 ATmegal6单片机36-38
• 4.2.2 检测电路设计38-39
• 4.3 稳压电源电路设计39-41
• 4.4 太阳能电池板的最大功率点跟踪电路设计41-45
• 4.4.1 DC/DC变换电路介绍41-42
• 4.4.2 MPPT控制器电路设计42-45
• 4.5 蓄电池充电电路设计45-46
• 4.6 LED驱动电路设计46-49
• 4.6.1 LED的驱动原理46-47
• 4.6.2 LED驱动电路设计47-49
• 4.7 网络通信系统电路设计49-53
• 4.7.1 网络通信系统设计原理49-50
• 4.7.2 无线模块设计50-51
• 4.7.3 以太网电路设计51-53
• 5 系统软件设计53-58
• 5.1 控制主程序设计53-54
• 5.2 最大功率点跟踪算法的程序设计流程图54-55
• 5.3 蓄电池的充放电控制程序设计的流程图55-56
• 5.4 控制LED照明的程序设计流程图56-57
• 5.5 网络通信系统程序设计57-58
• 6 实验测试结果58-63
• 6.1 实验测试说明58
• 6.2 最大功率点跟踪测试结果58-59
• 6.3 LED驱动电路测试结果59-61
• 6.4 上位机远程监控仿真画面61-63
• 7 总结与展望63-64
• 7.1 论文总结63
• 7.2 课题展望63-64
• 8 参考文献64-70
• 9 致谢70

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本文编号：755997