大功率太阳能LED路灯控制器设计

大功率太阳能LED路灯控制器设计

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

大功率太阳能LED路灯控制器设计

项目名称 项目类型 项目实施时 间

大功率太阳能 LED 路灯控制器设计(√)创新训练项目 ()创业训练项目 ()创业实践项目 年 7 月

起始时间： 2012 年 3 月 姓名 年级09 级 09 级 09 级

完成时间：2013 联系电话15838364485 15978417296 15225090680

所在院系/专业电气信息工程学院/电气自动化 电气信息工程学院/电气自动化 电气信息工程学院/电气自动化

E-mail573039066@ 915824064@ 625119281@

申 请 人 或 申 请 团 队

杨朝勋

主持人

吴洋 屈鹏

成

员

姓名 年龄

吴振军 41

研究方向 专业技术职务

电力电子技术 副教授

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” ,已通过国家验收；主持郑州市科技 攻关项目《太阳能 LED 路灯照明的电源驱动与控制系统研究》 (已鉴 定，国内领先) ,参与河南省科技厅科技攻关项目《基于 ZigBee 的机

指 导 教 师

动车尾气在线监测系统》 (已鉴定，国内领先) ,参与企业横向项目《车 速里程表与出租车计价器检定仪》 (已鉴定，国内领先) ,完成企业横 主要成果 向项目 《PXI 脉冲卡技术开发》 目前在研河南省基础与前沿项目 1 项， ; 已授权发明专利 2 项；发表学术论文 20 余篇，其中 SCI 检索 1 篇， EI 检索 8 篇。参译著作 1 部，参编教材 1 部。

大功率太阳能LED路灯控制器设计

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。

大功率太阳能LED路灯控制器设计

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。太阳能电 池组件 同步Buck 及其驱动 双PWM 信号 V、I 阀控密封式 铅酸蓄电池 LED恒流 驱动电路 双PWM 信号 T 热敏电阻 LED路灯

V

PIC16F877最小系统电路

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。

大功率太阳能LED路灯控制器设计

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、提供项目开发经费； 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。

大功率太阳能LED路灯控制器设计

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。 学生所选项目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 九、院系推荐意见 月 日

院系负责人签名：

学院盖章 年 月 日

十、学校推荐意见：

学校负责人签名： 十一、省教育厅评审意见：

学校盖章 年 月

日

单位盖章 年 月 日

注：表格栏高不够可增加 …… 此处隐藏：1572字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……