太阳能路灯控制器策略研究开题报告

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1、华侨大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：机电及自动化学院专业班级：09测控2班姓名陈朋学号0911212003醤叶瑞芳鬻课题名称太阳能路灯控制器系统控制策略研究设计(论文)类型(划J)工程设计应用研究开发研究基础研究其它V1、本课题的的研究目的和意义：通过对太阳能电池板的输出特性、蓄电池的充放电特性以及大功率LED路灯驱动电路的研究，设计了一种太阳能路灯控制器。控制器是以单片机为核心，以DC/DC变换电路为硬件基础，以PWM技术为手段调节输出电压和电流，采用MPPT算法以及蓄电池充放电控制算法，极大突显了太阳能LED路灯系统的环保

2、节能优势及应用前景。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筹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技术调节蒂电池的充放电以进一步节能，从而实现了整个系统的自动控制和智能能量管理，更仃利于太阳能路灯的应用推广。文献综述(国内外研究情况及其发展)：目前经常使用的MPPT算法可以分为以下几种：(1)恒定电压控制法⑵我们知道，太阳能电池的最大功率点电压是其开路电压的78%左右。确定最大功率点吋，先将负载断开，通过对开路电压进行采样和保持以作为

3、控制部分的参考电压值。因为太阳能在光照条件相似的情况下其最大功率点的电压变化不大，接近于恒定，因此这种方法对H照和环境变化不大的地区比钱适用。这种方法的优点是实现起来比佼容易且成本低廉,但是其误差比佼大。(2)曲线拟合法⑶这是先将太阳能电池组件的输出特性测量岀來，同时用数学表达式进行描述的方法。其方法的缺点是受限于复杂因索的影响，比如温度！老化以及电池的击穿等,不容易测量。(3)导纳微分法⑶这种方法也被称为增量电导法。它认为在太阳能电池阵列的最大功率点处，输出功率对输出电压的一阶导数为零。所以当环境的光强发生变化时，就可以根据dl/

4、dV的运算结果是否和-i/v相等來判定是否需要继续对输出电压述行调整，这样就实现了最大功率点的跟踪。(4)扰动观察法⑷扰动观察法是截止廿前最为成熟且应川最大的方法。其基本思想就是控制充电电路开关信号的占空比，使Z增大或者减少，从而改变电路的输出功率，根据功率的变化来决定对占空比的控制，是让其减小还是让其增大。在结构图中，扰动观察法不需要太多的硬件电路,A/D转换器需求的较少，因此制造吋可以大大节省成木。但是这种方法也存在一些缺点，比如在对最大功率点进行跟踪的过程中，响应速度不能根据人气条件的迅速改变而进行相应调整，使得跟踪的速度变慢

5、，引起功率的损失。上面所介绍的四种方法，总结起来，各有利弊,都不能够同时具有成木低、稳定性高、追踪速度快等特点。比较起来，第一种方法只能对最人功率点的位置进行粗略估计,当光强变化到非常人或非常小时将会产生较大的误差。第二种方法使用前必须要弄淸楚当地的环境和气候，同时还要对太阳能电池的工作状态进行实际测量,因此可移植性比较差。第三种方法対系统的检测精度要求较高，在一般的单片机系统屮无法实现。通过分析比较，本课题采川了第四种方法，即首先判定当前的工作点是不是最大功率点，然后再根据判断结果来决定是否要继续调整，以及调整的方向。2、本课题的

6、主耍研究内容（提纲）和成果形式：（1）研究利川扰动法来追踪太阳能最人功率点。（2）太阳能LED路灯两个主要功能设计，第一通过太阳能给箫电池充电；第二由祷电池向LED路灯供电提供能量。在此需要根据检测到的太阳能电池与蓄电池的电床來控制蓄电池的充放电。（3）蓄电池的充电控制主要有三个过程:主充、均充和浮充，这三个自动阶段主要是实现了三方面的功能，第一个功能是能够实现从充电状态到放电状态的转换，第二个功能是能够实现充电程序判断，第三个功能是能够实现停充控制。（4）建立太阳能电池板模型，并根据模型设计太阳能电池板最人功率点跟踪算法。成果形式

7、：仿真模型+实物3、拟解决的关键问题：1•根据测量的蒂电池的电压值，选择不同的充电方式。2•通过功率或者电流的比较来确定最大功率点从而使太阳能电池板保持在最人功率下工作。3•川PWM控制功率管的导通与闭合从而获得最人功率点处的电压来为蓄电池充电。4.太阳能电池的特性仿真分析。5、研究思路、方法和步骤：木系统工作方案拟定为：当太阳能照明系统处于充电状态时，要考虑到两个方面的内容:一是保持太阳能电池输出功率达到最大，二是要考虑到处于不同电量时，蓄电池的电流接受能力。所以，充电电路在设计时,要根据蓄电池的不同状态，对应采取不同策略进行控制

8、。本课题在研究时，以单片机为控制核心，综合设计太阳能电池!蓄电池以及LED,优化了太阳能电池与蓄电池的组合，分析了太阳能电池最人功率点跟踪技术(MPPT),对蓄电池容暈进行预测和对蓄电池充电进行粘确控制，以期达到提筒太阳能照明效率，延