毕业设计开题报告--光伏照明测控系统设计.doc

苏州科技学院天平学院毕业设计(论文)开题报告论文题目 光伏照明测控系统设计 院 (系) 机电系 专 业 电气工程及其自动化 学生姓名 李志鑫 学 号 0930117108 指导教师 祝勇俊 职称 讲师 2013年3月31日开题报告填写要求1开题报告应在毕业论文工作前期内完成，经指导教师签署意见后方可进行论文正文写作；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3有关年、月、日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年9月25日”或“2006-09-25”。1本课题研究的背景、目的及意义在太阳能的有效利用当中，太阳能光伏照明系统是近些年来发展最快，也是最具活力的研究领域。太阳能是一种辐射能，可利用太阳能光伏照明系统将太阳光直接转换成电能提供给照明工具，必须借助于能量转换与存储器才能得以实现。法国科学家贝勒尔于1893年发现“光生伏打效应”，即“光伏效应”。朗格于1930年首次提出用“光伏效应”制造“太阳能电池”，使太阳能变成电能。恰宾和皮尔松于1954年在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶太阳能电池。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳能电池。在技术进步和相关鼓励政策的双重推动下，太阳能光伏产业自20世纪90年代后期进入了快速发展时期。世界累计到2007年底共生产了12. 64GW 太阳能电池，由此推断，光伏发电的实际总装机应该接近12GW。发展太阳能光伏发电产业的关键问题包括光伏电池技术、光伏发电成本、光伏发电政策以及光伏电网的接入等。光伏发电系统主要由3大部分组成：光伏阵列；变换器、控制器等电力电子设备；蓄电池或其他储能和辅助发电设备。目前，国内外在光伏照明领域的研究仍局限于组件配合和状态控制等基本功能实现，而对于光伏照明系统中的MPPT算法和蓄电池能量管理控制研究还不够深入。另外，现有光伏照明系统大都用于节能产品作为光源，照度不能满足交通照明等场所需求，这主要由于电源的不稳定，因此，基于多电源切换技术的光伏照明测控系统就可以实现一些大功率产品的需求，这样可以使用更方便，应用更广泛。现有的太阳能光伏照明系统分为两大类，即独立太阳能光伏照明系统和并网太阳能光伏照明系统，他们之间的区别是独立太阳能光伏照明系统配有蓄电池来储能，并网太阳光伏系统直接将太阳能电池发出的电能经转变后并入电网。独立太阳能光伏照明系统最明显的特征就是有蓄电池储能，不需要电网，不需要敷设电线，灵活机动、便于携带，安全，节能，环保等，在许多场合已经完全取代了传统照明装置。但其也有一定的应用制约因素，一次性投入大致使成本大大高于传统的照明系统，另外，太阳能光伏发电需要接受太阳的辐射能量，城市道路的林荫以及高楼阴影都给太阳能光伏照明系统的应用带来不便。如果将系统采用多电源切换，这样就会不受一些客观条件的制约，如太阳能在没有太阳的时候就不能产生电能，我们可以使用蓄电池，当这两个方面都没有时，这时我们可以直接自动切换到民用电，而当太阳能产生的电能足够一些照明设备使用时，就直接使用太阳能产生的电能，如果太阳能产生的电能足够多时，就可以使用蓄电池存储。光伏照明系统通常由太阳能电池组件、蓄电池、控制器、照明灯具及支架组成。其中控制器是整个系统中最为关键的一环, 它直接关系到整个系统的功能和可靠性。我们可以利用单片机来控制监控光照强度、电源电量的数据采集和显示，运算处理基于单片机的能量管理电路。通过检测太阳能电池和蓄电池的电压。并根据光敏元件和定时器的状态来确定系统的工作状态。从而实现整个系统的自动控制。为节约成本和提高系统的可靠性, 可以把太阳能和市电相结合。当太阳能不足时, 由市电补充。光电互补照明系统由于采用市电作为备用电源, 其系统可靠性大为提高。为了节省投资成本, 可适当减少太阳能电池板功率。新能源和可再生能源的利用越来越受到重视，其中太阳能更是得到了广泛应用，光伏照明是未来不可再生能源短缺趋势下的一个很好的实际应用。本课题从太阳光能的获取、转化、存储和利用等角度来设计照明系统，同时该控制系统的供电具有太阳能、电池以及市网电力三个独立供电系统的智能转换的特点，系统具有较大的冗余度和可靠性。2本课题主要研究内容和预期目标 研究内容：本课题主要从光伏发电、电能转化、电池充放电控制、电力智能切换以及照明系统的控制等角度来进行研究设计，所设计的系统主要有环境检测单元、控制单元、输出显示单元、执行单元以及一些保护电路构成。预期目标：（1）利用数码显示单元显示出光照强度、电源电量、蓄电池电量、光伏电池电量等（2）实现在单片机控制下的光伏电池、蓄电池、市电之间的电源自动切换功能，安装按钮可以人工切换（3）电路原理图和硬件电路图设计（4）软件编程及功能调试 3本课题拟采用的研究方法、步骤 控制中心单片机光伏电池蓄电池市电转换电流环境检测蓄电池检测市电检测光伏电池检测光照强度检测照明对象驱动电路人工按钮LCD液晶显示器利用单片机来控制检测环境、光照强度、蓄电池、市电、光伏电池的数据采集和显示，运算处理基于单片机的能量管理电路。通过检测太阳能电池和蓄电池的电压。并根据光敏元件和定时器的状态来确定系统的工作状态，从而实现整个系统的自动控制。为节约成本和提高系统的可靠性, 可以把太阳能和市电相结合。当太阳能不足时, 由市电补充。光电互补照明系统由于采用市电作为备用电源, 其系统可靠性大为提高。白天太阳光强度大，足以用于照明部分可存入蓄电池；夜晚没光照时可采用蓄电池供电，单片机则控制使蓄电池电量不能全部用完，因为要留部分电用于紧急用电；蓄电池电量不足时切换为市电。为了节省投资成本, 可适当减少太阳能电池板功率。 步骤：（1） 查资料了解光伏照明系统原理和现阶段的不足；（2） 采用多电源切换解决电源供给方面的问题；（3） 利用单片构建多电源能量管理和切换技术的系统结构；（4） 从节能方面改进系统（5） 利用仿真工具进行对系统的调试4本课题主要参考文献（1）张洪润，孙悦.单片机原理及应用清华大学出版社.2008（2）黄汉云.太阳能光伏发电应用原理化学工业出版社.2010（3）沈红卫.基于单片机的智能系统设计与实现.电子工业出版社.2005（4）冯建华.单片机应用的系统设计与产品开发.人民邮电出版社.2004（5）马小军.智能照明控制系统.东南大学出版社.2009（6）李少波，罗维平.光伏并网系统MPPT控制和实现方法的研究. 变频器世界.2011(02)（7）成志秀，王晓丽.太阳能光伏电池综述信息记录材料.2007(02)（8）吴理博，刘建政，王健.电力电子在太阳能路灯照明系统中的应用.电力电子.2003(02)（9）昌金铭.光伏发电并网技术、疑难及破解办法.太阳能.2012(06)（10）张建新.太阳方位自动跟踪系统的设计.嘉兴学院学报.2012(06)（11）任官堂，胡成.提高光伏电站发电水平的研究与实践.太阳能.2012(21)（12）杨秀敏.光伏发电技术综述及发展前景.河北电力技术.2012(06)（13）李世光.独立光伏照明系统中蓄电池充电控制策略.中国新技术新产品.2012(05)（14）周林基.太阳能光伏照明系统概述.真空电子技术.2010(01)（15）褚玉芳.太阳能技术在照明中的应用探讨.科技信息(学术研究).2008(36)5本课题的具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）（1）2013.3.42013.4.01 查阅资料，撰写开题报告；（2）2013.4.22013.4.22 硬件功能分析，熟悉