随着世界能源危机的加剧,世界各国都从两条道路寻找解决能源危机的办法,即:一条是寻求新能源和可再生能源的利用;另外一条就是寻求新的节能技术,提高能源的利用效率。太阳能光伏发电与半导体照明技术相结合应用便是现实应用中很好的例证。太阳能光伏发电作为一种清洁无污染的新型能源,其推广应用发展迅速,将逐步成为人类的基础能源之一。白光LED是继白炽灯、荧光灯之后的新一代电光源,随着流明效率的提高,白光LED正逐步向普通照明领域发展。本文介绍了太阳能光伏产业和LED技术的发展历史、现状以及趋势,同时阐述了太阳能发电技术在照明系统中的系统设计方法,在此基础上,本文围绕太阳能光伏发电技术和白光LED照明技术,阐述了相关的基础理论,重点研究了太阳能半导体照明系统设计,其中太阳能半导体照明系统控制器的设计是核心内容,包括硬件设计和软件设计两个方面,研究了大功率LED的工作特性,设计了一款基于HV9910的大功率LED灯具驱动电路,能够满足LED灯具的工作需要。最后,根据系统各组成单元的特性设计了太阳能半导体照明控制器,设计并制作了LED灯具,初步搭建起独立式太阳能半导体照明系统,并对其工作中的部分参数进行了测试和分析。
第1章 绪论 8-22
1.1 太阳能光伏(PV)产业发展历史与现状 8-13
1.1.1 太阳能光伏产业发展历史 8-9
1.1.2 太阳能光伏产业发展现状 9-13
1.2 发光二极管LED及其在照明领域中的应用 13-18
1.2.1 引言 13-14
1.2.2 LED器件原理及发展历史 14-15
1.2.3 LED作为照明光源的特点 15-17
1.2.4 LED在照明中的应用和展望 17-18
1.3 太阳能与LED的结合应用 18-20
1.3.1 LED与太阳能光伏的结合 18-19
1.3.2 透明太阳电池LED一体化的“光太阳电池” 19
1.3.3 LED与太阳能光伏结合的市场前景 19-20
1.4 本课题的主要内容及意义 20-22
第2章 太阳能光伏系统设计 22-30
2.1 光伏系统设计理论与方法 22-23
2.2 独立光伏系统设计 23-26
2.2.1 基本原理 23
2.2.2 蓄电池设计方法 23-24
2.2.3 光伏阵列设计 24-25
2.2.4 蓄电池和光伏阵列设计的校核 25-26
2.3 并网光伏系统设计 26-27
2.4 斜面上的太阳辐射的最佳倾角的确定 27-29
2.5 本章小结 29-30
第3章 太阳能半导体照明系统基础理论 30-47
3.1 太阳能半导体照明系统的组成 30-31
3.2 太阳能电池 31-36
3.2.1 太阳电池半导体基础 31-32
3.2.2 太阳电池发电原理 32-33
3.2.3 太阳电池的输出特性 33-36
3.3 MPPT算法及其改进 36-38
3.4 铅酸蓄电池的特性及充放电控制 38-44
3.4.1 铅酸蓄电池的电学特性 39-42
3.4.2 影响蓄电池寿命的因素 42-43
3.4.3 充放电控制方法 43-44
3.5 LED的工作特性及其驱动 44-46
3.5.1 LED的工作特性 44-45
3.5.2 LED的驱动方案比较 45-46
3.6 本章小结 46-47
第4章 太阳能半导体照明系统设计 47-70
4.1 系统总体设计方案 47-48
4.2 控制器的功能及原理 48-49
4.2.1 控制器的主要功能 48
4.2.2 控制器的组成原理 48-49
4.3 控制器硬件设计及器件选型 49-58
4.3.1 MCU电路 49-52
4.3.2 采样电路及AD转换 52-54
4.3.3 DC-DC变换电路 54-55
4.3.4 MOSFET驱动电路 55-56
4.3.5 电源模块电路 56-57
4.3.6 温度检测电路 57
4.3.7 实时时钟电路 57-58
4.4 系统工作状态分析 58-61
4.4.1 系统的能流模型 58
4.4.2 系统工作状态分析 58-61
4.5 控制器软件设计 61-65
4.5.1 总体软件结构 61-62
4.5.2 强太阳辐射模式程序流程 62-64
4.5.3 弱太阳辐射模式程序流程 64-65
4.6 大功率LED驱动电路设计 65-69
4.6.1 大功率LED驱动电路原理 65-66
4.6.2 LED驱动器(HV9910) 66-69
4.7 本章小结 69-70
第5章 系统组装及测试分析 70-77
5.1 测试系统的组成 70-71
5.2 系统测试及分析 71-76
5.3 本章小结 76-77
总结 77-79
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