大功率太阳能LED路灯控制器设计方案
太阳能LED路灯系统设计方案
太阳能LED路灯系统设计方案一、引言二、系统结构1.太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能路灯系统的主要能源供给设备，通过接收太阳能并转化为电能。
为了提高能量转化效率，可以选用单晶硅或多晶硅材质的太阳能电池板，并且设立在一个角度合适的位置，以便日照能量充足。
2.LED光源：LED作为一种半导体发光器件，具有耐用、节能、寿命长等优点，是太阳能LED路灯系统的主要照明光源。
选择能效高、色温适宜的LED光源，保证灯光效果，并且减少功耗，延长电池使用寿命。
3.电池组：电池组是储存太阳能电能的设备，主要用于夜间或阴天时为LED光源供电。
为了确保电能的稳定供应，选用容量适当的铅酸蓄电池，并合理配置充放电保护控制器。
4.控制电路：控制电路负责控制太阳能LED路灯系统的开关机、照明亮度等功能。
可以通过光控开关和时间控制器实现智能控制，根据环境光线和时间自动调节亮度。
5.外壳：外壳是保护系统内部部件，具有防水、防尘、抗冲击等功能。
选用耐用的铝合金材质，加强外壳的密封性，防止雨水侵入，延长系统的使用寿命。
三、系统原理太阳能LED路灯系统原理为在白天通过太阳能电池板将光能转换为电能，并将电能储存在电池组中，夜间或阴天利用电池组为LED光源供电，实现路灯的照明功能。
控制电路根据光线和时间设定的条件，自动调节LED灯的亮度。
四、系统特点1.绿色环保：太阳能作为能源，无需燃料，无污染排放，不产生二氧化碳等有害气体，符合低碳环保理念。
2.能源节约：太阳能作为可再生能源，光照条件充足时可以持续供电，最大限度节约能源。
3.寿命长：LED光源寿命长达数万小时，减少维护和更换成本。
4.控制智能：控制电路自动识别光线和时间，根据需求自动调节亮度，实现智能控制。
5.综合成本低：虽然太阳能LED路灯系统的投资成本相对高一些，但长期使用下来，能够节约能源和维护成本，综合成本较低。
五、系统优化1.高效太阳能电池板优化：选用转换效率高的太阳能电池板，增加光电转化效率。
太阳能LED路灯设计
太阳能LED路灯设计一、需求分析1.安全需求：太阳能LED路灯需要保证夜间照明的亮度足够，能够提供良好的道路照明效果，确保行人和车辆的安全。
2.节能需求：太阳能LED路灯需要通过太阳能电池板收集太阳能并将其转化为电能，并在夜间提供照明。
因此，需要设计高效的太阳能电池板和LED灯具，以最大程度地节约能源。
3.周期需求：太阳能LED路灯需要在夜间提供稳定的照明效果，因此需要设计合适的储能装置，以确保电能的稳定供应。
4.可靠性需求：太阳能LED路灯需要在各种天气条件下正常工作，因此需要具备防水、防尘等特性，并且需要使用经久耐用的材料，保证设备的可靠性和使用寿命。
二、设计方案基于以上需求，设计的太阳能LED路灯方案如下：1.太阳能电池板：选用高效率的单晶硅太阳能电池板作为能源收集装置，能够在充足的阳光照射下高效转化太阳能为电能。
2.电池储能装置：选用高效的锂电池作为储能装置，能够在白天收集到的电能存储起来，并在夜间提供照明所需的电能。
3.光控系统：设计一个光控系统来感知夜间的光照强度，当光照强度低于一定阈值时，自动开启路灯；当光照强度高于一定阈值时，自动关闭路灯，以节约电能。
4.LED灯具：选择高效的LED灯具作为光源，LED灯具具有高亮度、低能耗、长寿命等特点，能够提供稳定而明亮的照明效果。
5.外壳材料：选用耐用的铝合金材料作为外壳，具有防水、防尘、耐腐蚀等特性，能够保护内部电子器件免受恶劣环境的影响。
三、设计细节1.太阳能电池板的安装角度和朝向应设计合理，以最大限度地接收阳光照射。
2.电池储能装置应具备过充、过放、过流、短路等保护功能，确保电池的安全使用。
3.光控系统应具备灵敏的感知能力，并根据不同的光照强度自动调节LED灯具的亮度，以达到节能的效果。
4.LED灯具应选用具有高亮度、高效率的LED芯片，并设计合理的散热系统，以确保长时间工作时的稳定性和寿命。
5.外壳材料应选用耐候性、耐高温性能好的材料，同时具备良好的防水、防尘性能，确保设备在恶劣环境下的长期可靠使用。
太阳能LED路灯控制器设计--大学课程设计
太阳能LED灯控制器设计院（系）名称信息工程学院专业班级普本电信学号学生姓名指导教师2013年12月5日基于单片机的太阳能LED路灯控制器设计面对地球生态环境日益恶化、资源日益短缺的现实，当今世界各国政府采取了很多政策和措施，大力扶持和发展节能环保产业。
太阳能LED 路灯是太阳能开发利用和照明领域节能技术的综合应用，具有环保节能的双重优势。
据统计，照明消耗约占整个电力消耗的20% 左右，降低照明用电是节省能源的重要途径。
太阳能具有清洁环保和可再生的特点，而LED 照明是当前世界上最先进的照明技术，是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，具有结构简单、效率高、重量轻、安全性能好、无污染、免维护和寿命长、可控性能强等特征，被认为是照明领域节电降能耗的最佳实现途径。
有统计数据显示，仅LED 路灯节能一项，每年就能为中国节省约一座三峡大坝所发的电力。
正是由于LED 照明灯具所具有的节能、环保优势，近年来，其全球产值年增长率保持在20% 以上，中国也先后启动了绿色照明工程、半导体照明工程、“十城万盏”计划等推进该产业发展。
本文设计的太阳能LED 路灯控制器，先对太阳能电池输出和蓄电池电量等参数进行检测确定系统工作状态，利用最大功率点跟踪MPPT 算法实现电能的最大化收集，在电能的储备完成后，利用PWM 技术调节LED 的亮度以进一步节能，从而实现了整个系统的自动控制和智能能量管理，更有利于太阳能路灯的应用推广。
关键字：STC LED 单片机太阳能1 太阳能LED 路灯系统简介1.1 太阳能LED 路灯系统的组成太阳能路灯系统由以下几个部分组成：太阳能电池板、LED 灯具(含LED光源、灯杆及灯具外壳)、控制器、蓄电池组，如图1 所示。
图1 太阳能路灯系统1.2 太阳能LED 路灯系统的基本原理利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板白天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，充放电控制器检测到这一变化，蓄电池开始对LED 路灯放电。
双Buck太阳能LED路灯照明控制系统设计方案
双Buck太阳能LED路灯照明控制系统设计方案摘要：利用新型能源，把太阳能和高效节能的LED 路灯有机地结合在一起，开发出一款基于STC12C5410AD 单片机的双Buck 太阳能LED 路灯照明控制系统。
前级基于IR2104 的同步Buck 电路实现最大功率充电，后级采用同步Buck 实现LED 灯恒流驱动。
该控制器具有驱动能力强，DC-DC 转换效率高，最大功率点跟踪充电和浮充充电共同作用，具有防过充、防过放、防雷等保护功能，同时可以实现无人值守工作。
太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的无污染的洁净能源，已被公认为未来解决能源危机的最有效能源。
LED灯具有寿命长、高效节能、环保等优势。
因此，把太阳能与LED路灯有机地结合在一起，开发出太阳能LED灯照明控制器非常重要。
目前市场上很多太阳能控制器，都是采用直充方式充电，没有对蓄电池进行管理控制，导致能源利用率不高，可靠性不强。
本文所设计的基于STC12C5410AD的双Buck照明控制器，采用最大功率点充电，充分利用太阳能电池板的能量，对蓄电池进行浮充充电，防止蓄电池假充满的现象；对LED 路灯采用二段式的恒流控制，以增强LED灯的使用寿命，实现了一种环保节能的照明模式，解决了市场上一些太阳能控制器的缺陷，是一种性价较高的产品。
1 系统原理双Buck太阳能LED路灯照明控制系统原理图如图1所示。
系统包括：太阳能电池、电压电流采集模块、同步Buck模块、蓄电池、LED路灯和STC智能控制器。
太阳能电池组件为系统提供能源，通过采集太阳能电池板上的电压来判别是白天、黑夜，当检测电池板的电压高于一定值时，进入白天模式，此时：STC智能控制器通过所采集的太阳能电池板两端的电压和充电电流，控制同步Buck工作，实现对蓄电池的MPPT（Maximum Power Point Tracking）充电，当蓄电池的电压达到一定值时，进入浮充充电模式，实时采集蓄电池两端的电压，防止蓄电池过充、过放；当检测电池板的电压小于一定值时，进入黑夜模式，此时：打开并控制后级同步Buck电路，实现对LED路灯的恒流控制。
太阳能LED路灯控制系统设计
太阳能LED路灯控制系统设计一、设计目标随着人们对环境保护意识的增强和能源消耗的压力，太阳能照明系统作为一种新型照明方式逐渐被广泛应用。
本设计旨在设计一套太阳能LED路灯控制系统，使其能够实现按需调节光照亮度、延长路灯使用寿命、提高能源利用效率和减少能源浪费。
二、系统组成该太阳能LED路灯控制系统主要由三部分组成：太阳能光电转换装置、储能装置和LED路灯控制装置。
1.太阳能光电转换装置：通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，并将其充电送到储能装置。
太阳能电池板应根据实际情况选择合适的功率，以满足夜间照明需求。
2.储能装置：由电池组成，用于存储白天由太阳能电池板转化的电能，以供夜晚照明使用。
储能装置应具有较大的容量和高效的充放电特性，以确保路灯能够持续工作数天。
3.LED路灯控制装置：主要由控制器、传感器和LED路灯组成。
控制器采用微处理器控制，能够根据不同的环境条件和光照需求调节路灯的亮度，实现节能调光。
传感器可以负责检测环境亮度和电池电量，以便对路灯的亮度进行调节，并进行充电和放电管理。
LED路灯采用高效节能的LED光源，能够提供优质的照明效果。
三、系统工作原理当太阳能电池板接收到太阳能并转化为电能时，控制器通过传感器来调节LED路灯的亮度。
在光线较暗的时候，控制器会自动提高LED路灯的亮度，以确保良好的照明效果。
当光线足够亮时，控制器会自动降低LED路灯的亮度，以实现节能减排的目的。
储能装置起到了存储电能的作用，当夜晚来临时，路灯可以从储能装置中获取电能来提供照明。
当电池电量较低时，控制器会自动调整LED路灯的亮度，以延长电池的寿命。
同时，控制器也会监测电池电量，当电量过低时，会自动调节LED路灯的亮度或者关停路灯，以充电恢复电量。
四、系统特点1.节能环保：太阳能光电转换装置将太阳能转化为电能，具有非常高的能源利用效率，是一种非常环保的照明方式。
而LED路灯作为光源，比传统的荧光灯和白炽灯更加节能。
太阳能LED路灯照明控制系统的设计
照明ＩＥｌｅｃｔｒｉｃＬｉｇｈｔｉｎｇ太阳能ＬＥＤ路灯照明控制系统的设计给出了太阳能ＬＥＤ路灯照明控制系统的硬件实现与控制策略。
控制器能够正确地转换充电、供电和等待三种状态。
充电电路依据蓄电池的不同状态能准确切换到最大功率充电、恒压充电和浮充补偿三种方式。
对ＬＥＤ照明负载采用了恒流控制以确保其发光效率。
目前该系统已经稳定运行半年以上。
观察和测试结果符合设计要求。
杨晓光１。
２寇臣锐２汪友华２／１．佛山市国星光电股份有限公司２．河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室杨晓光／副教授太阳能作为一种新兴的绿色能源，正迅速地得到推广应用。
太阳能照明系统包括：太阳能电池、蓄电池、照明灯、充电电路、供电电路和控制系统。
在白天，太阳能电池将所接收的光能转换为电能，经充电电路对蓄电池充电；蓄电池将电能转换为化学能储存起来。
天黑后，太阳能电池无输出，充电电路停止工作，蓄电池再将化学能转换回电能输出到照明灯。
全天控制系统的电源一直由蓄电池供给。
系统设计所设计的太阳能ＬＥＤ照明系统如图１所示。
太阳能电池板在标准测试条件的参数为：短路电流，。
＝５．３５Ａ，开路关键影Ｋｅｙｗｏｒｄｓ电压Ｕ。
＝４６．０Ｖ，最大功率点电流Ｌ＝太阳能‘４．７８Ａ，最大功率点电压Ｕ。
：３６．５ｖ，蓄皂池。
最大功率Ｐ。
：１６５Ｗ。
蓄电池为１２Ｖ、址ｕ’２００Ａ・ｈ的阀控式免维护铅酸蓄电池１照明‘块。
与传统光源相比，ＬＥＤ光源具有发光效率高、寿命长、功耗小和安全可靠的特点，因此本系统采用了大功率ＬＥＤ作为光源，照明灯功率为３２Ｗ。
控制系统是太阳能ＬＥＤ照明系统的核心，是提２８Ｉ嘭艺量‘钉・建筑电气・２００９年第２８卷第３期高太阳能蓄电池系统充放电效率、运行稳定性和使用寿命的关键。
圈１太阳能ＬＥＤ照明系统本文设计的太阳能照明控制系统主要完成以下功能：（１）实现太阳能最大功率跟踪。
对于一定的日照强度和环境温度，太阳能电池的输出存在一个最大功率点以及与最大功率点相对应的电压和电流。
设计LED太阳能路灯控制器设计Word
LED太阳能路灯控制器设计根据LED太阳能路灯系统特点，设计了太阳能路灯控制器。
详细说明了蓄电池充电控制及负载输出控制的硬件设计原理，并采用三段式充电理论实现了控制器的软件设计。
控制器功能易于实现，满足控制和环保节能的要求。
太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染等优点，正得到迅速的推广应用。
LED具有体积小而坚固耐用，耗电量低、使用奉命长、环保、光色性能好等特点，有资料显示，每年用于照明的电力在3000亿度以上，若采用LED 照明，每年就可以节约1/3的照明用电，基本上相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。
由于太阳能电池板输出的是直流电能，而LED也是直流驱动光源，两者的结合更能提高整个系统的效率，降低市政成本，所以LED 太阳能路灯越来越受到人们的重视。
2LED太阳能路灯系统结构LED太阳能路灯系统1所示，可以看出其由太阳能电池、路灯控制器、蓄电池、市电供电和LED路灯五部分组成，其中太阳电池用于把太阳光能转互电能，即白天时刻太阳能电池给蓄电池充电，并且可以根据太阳能电池两端电压的大小判断光亮程度。
也就是从太阳电池电压的大小来判断天黑和天亮。
蓄电池是整个太阳能系统的储备能源设备，白天时太阳电池给蓄电池充电，晚上或阴雨天系统和负载用电由蓄电池来提供。
3路灯控制器硬件设计太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中最为重要的部件，其功能设计的好坏决定了一个太阳能路灯系统运行情况的优劣。
路灯控制器需要实现的功能有：根据太阳亮度，白天断开LED路灯而给蓄电池充电，晚上通过蓄电池给路灯供电，并能分时段进行功率调整，在蓄电池电量不足时，自动切换到市电供电系统；防止蓄电池过充和过放，具有短路保护和反接保护功能等。
根据需要实现的控制功能，本文选择STM8单片机对LED 太阳能路灯系统进行控制。
单片机主要完成的功能包括检测蓄电池两端电压并根据不同状态采用不同的充电模式；判断白天黑夜并以此来切换蓄电池充电和放电模式以及切换到市电供电系统。
40W太阳能LED路灯配置方案1
40W太阳能LED路灯照明项目配置方案1 一、配置清单二、技术优势1.专用LED灯头1）外观轻薄，密封性好，可有效降低风阻，减轻灯杆的负荷，增强安全系数；耐冲击、防水、抗震力强2）显色指数高(LED达到80,高压钠灯仅23)，显色性好，对颜色的呈现更真实，更鲜艳；多种色温可选，能满足不同场合对色温的需求，使观察者倍感舒适。
3）节能显著，采用超高亮度大功率LED光源配合高效率电源，比传统钠灯、汞灯节电60％以上；发光效率高，LED在现有条件下发出光的效率75-100lm/w。
4）超强寿命5 0，000小时以上。
LED光源采用目前技术最为成熟的白光1W 封装，铝基电路板良好的散热确保LED工作在允许的温度下，两者相结合充分保障了LED的超长使用寿命，是传统钠灯、汞灯的5-10倍。
2、太阳能板单晶硅太阳能电池板转换效率达到17%+，转化效率高。
并且保证正常使用的情况下20年内功率输出不低于98%。
3.智能路灯控制器该控制器是我公司最新研发的产品，该产品通过调整负载输出的脉冲宽度从而把负载的输出电流、电压降低使负载半功率运行。
4.蓄电池专用蓄电池电池抗深放电能力强，能避免一般蓄电池易产生的热失控现象；电池抗深放电能力强，100％放电后仍可继续接在负载上，酸浓度低，对极板腐蚀弱，电池寿命长；环境适应性强，可在零下40度到零上60范围内正常储存、使用。
三、经济效益四、环境效益光伏发电系统是利用太阳能电池板接收阳光照射的能量来发电的，是一种真正的绿色，无任何污染独立而稳定的发电系统，对于节约有限的煤炭资源，节约水资源，减少污染，保护环境具有直接积极的巨大意义。
五、社会效益开辟“节能、降耗、减排”新天地，为政府大力提倡“绿色能源、绿色照明”树立标志性工程。
增强市民对新能源产品应用的意识，无形中提高市民对节能环保新能源利用的意识，直观的科普教育性为带动本地经济发展提供无形的精神财富。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
国家级大学生创新创业训练计划
工程申报表
推荐学校郑___________________________ 项目名称大_________ 项目类型V创新训练工程□创业训练工程□创业实践工程_________
所属一级学科名称电气工程
所属二级学科名称_________________________________ 项目负责人______________ 杨朝勋___________________ 申报日期___________________ 2018年3月17日 _______
二O—二年三月
工程名称
一、工程实施的目的、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、工程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vMPPT）技术与蓄电池的多阶段充电方法有机结合起来，提咼系统对太阳能的利用率，延长畜电池寿命。
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、工程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，2018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，具备初步开发工程的技能。
四、工程实施方案
本工程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，实现对太阳能电池组件的最大功率点跟踪、蓄电池的分阶段充电和温度补偿；当检测到太阳能电池组件的输出电压小于一定值时，进入黑夜模式，单片机输出两路PWM控制LED专用恒流驱动芯片LT3755驱动LED路灯工作，根据LED的并联串数，一路PWM经过滤波后通过LT3755的模拟调光方式确定恒流源的输出电流，一路PWM通过LT3755的数字调光方式控制LED工作在全功率或半功率模式。
五、学校可以提供的条件
1、学校提供实验实训场地；
2、学校提供示波器、频率特性测试仪等仪器设备;
3、提供工程开发经费；
4、老师的支持和指导。
六、预期成果
1、完成具有较强通用性的大功率太阳能LED路灯控制系统软硬件设计
2、发表科研论文1-2篇。
3、研究报告1份。
七、经费预算参考资料以及打印复印费约1000元；
大功率LED、太阳能电池、蓄电池、电子元器件费、制板费等约15000元;
发表论文版面费约2500元；
市场调研，车旅、邮费等约1500元；
合计：大约20000元。
八、导师推荐意见
该组学生具有较强的独立思考和创新能力、具备初步科研和动手能力、对科学研究有浓厚兴趣。
学生所选工程具有一定的理论意义和学术思想、立论依据充分、研究内容和目标明确、研究方法和技术路线可行、选题有创新性和探索性。
同意申报！
签名：
年月曰
注：表格栏高不够可增加。