大功率太阳能LED路灯控制器设计方案.docVIP

国家级大学生创新创业训练计划 项目申报表 推 荐 学 校 郑 州 轻 工 业 学 院 项 目 名 称 大功率太阳能LED路灯控制器设计 项 目 类 型 √创新训练项目□创业训练项目□创业实践项目 所属一级学科名称 电 气 工 程 所属二级学科名称 电 力 电 子 与 电 力 传 动 项 目 负 责 人 杨 朝 勋 申 报 日 期 2012年3月17日 二○一二年三月 项目名称 大功率太阳能LED路灯控制器设计 项目类型 （√）创新训练项目 （）创业训练项目 （）创业实践项目 项目实施时间 起始时间： 2012 年3 月 完成时间：2013 年 7 月 申请人或申请团队 姓名 年级 所在院系/专业 联系电话 E-mail 主持人 杨朝勋 09级 电气信息工程学院/电气自动化573039066@ 吴洋 09级 电气信息工程学院/电气自动化915824064@ 成 员 屈鹏 09级 电气信息工程学院/电气自动化625119281@ 指导教师 姓名 吴振军 研究方向 电力电子技术 年龄 41 专业技术职务 副教授 主要成果 参与国家863计划项目“电动汽车总线系统抗电磁干扰能力研究和电动汽车总线系统技术研究SCI 检索1篇，EI检索8篇 一、项目实施的目的、意义 随着经济和社会的发展，节能减排工作的深入，中国城市化建设进程的加快，作为城市基础设施和城市景观之一的路灯建设和管理，越来越引起政府各部门的高度重视和社会各界的广泛关注。由于太阳能具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭的优点，LED灯又具有长寿命、节能环保的优点，因此，太阳能光伏发电技术与大功率LED照明技术相结合，构成绿色照明系统越来越受到政府和科研人员的关注，各种太阳能LED路灯控制器也相继被开发出来。 我国的路灯总数超过1亿盏，只要其中的6000万盏改成太阳能路灯，其每年节省的电量就超过一个三峡水电站的发电量，如果把今后每年新增的2000万盏路灯全部改用太阳能路灯，三年下来又是一个三峡水电站。由此可见太阳能路灯的节能效果是非常可观。同时，随着太阳能产业化进程和技术开发的深化，太阳能光伏发电系统的效率、性价比将得到迅速提高。 因此，太阳能LED 路灯具有极好的市场前景，而且也是开发可再生能源的一种最佳途径。开发和利用太阳能是远有前景，近有实效的事业。推广太阳能光伏发电技术在LED路灯照明中的应用是一个具有重大意义的课题。 二、项目研究内容和拟解决的关键问题 研究内容： 1、白天如何充分利用太阳能给阀控铅酸式密封蓄电池充电。 2、夜晚如何根据大功率LED的特性控制蓄电池放电。 拟解决的关键问题： 1、将太阳能的最大功率点跟踪（MPPT）技术与蓄电池的多阶段充电方法有机结合起来，提高系统对太阳能的利用率，延长蓄电池寿命。 2、将LED的模拟调光与数字调光巧妙结合起来，使并联LED数目可以提前设定，亮度可以分时段调整，从而增强控制器的通用性，有效延缓LED的光衰。 3、在电路工作在大电流恶劣的环境下，如何防雷和防电磁干扰，提高控制器的稳定性，延长控制器的寿命。 三、项目研究与实施的基础条件 指导老师是中科院电工所博士毕业生，具有副教授职称，是电气信息工程学院基础创新实验室负责人，具有指导学生的丰富经验，2011年主持完成相关课题《太阳能LED路灯照明的电源驱动与控制系统研究》，且已经通过省级签订，获国内领先。 本团队成员均来自电气学院电气自动化专业本科生，对电力电子技术有较强的兴趣。大二时，我们系统学过模拟电子技术、数字电子技术、电路等电子类专业基础课程，具备了一定的专业基础知识；自大二下学期起，我们就开始在系里电子创新实验室学习，自学了51单片机、高频电子线路、电力电子技术等课程，现在我们又系统学习了飞思卡尔单片机、控制理论的课程，已经基本完成电磁组的智能车设计，具备初步开发项目的技能。 四、项目实施方案 本项目拟采用的工作方案如图1所示。 图1 系统工作方案图 系统包括太阳能电池板组件、电压、电流和温度采集模块、同步Buck及其驱动模块、阀控密封式铅酸蓄电池、LED恒流驱动模块、LED路灯和PIC单片机最小系统模块。太阳能电池组件为系统提供能源，单片机通过采集太阳能电池组件的输出电压来判别是白天还是黑夜，当检测到电池组件的电压高于一定值时，进入白天模式，单片机根据所采集的太阳能电池组件的输出电压、充电电流、蓄电池电压和环境温度等信号，控制同步 Buck工作，