太阳能光伏发电系统照明系统的设计报告

光伏发电系统-照明系统设计要点：本文介绍了基于光伏发电的多电源智能管理系统太阳能照明系统的设计。这个设计从根本上理解太阳能，把握太阳能照明的优点，说明太阳能路灯和普通路灯的本质区别。在这里，太阳能是具有无限潜力的清洁、高效、可持续的可再生能源，是全人类节能和环境保护的最佳首选。文章还详细分析、比较了太阳能路灯照明的太阳能电池、电池、支架等，根据太阳能发电的原理，采用智能控制器、智能控制器的程序的系统满足了程序对太阳能LED路灯的自动电容、自动照明、自动消光等一系列工作过程，使太阳能照明更加智能化。最后，本文还提出了明确说明当前使用的太阳能路灯的分析、研究、太阳发展趋势和前景的实例。关键词：太阳能发电、太阳能、节能和环境保护、智能控制单线程理论1.1太阳能照明是发展趋势太阳的能量是巨大的。太阳能真的可以说是一种不枯竭、不枯竭的能源。太阳能发电的经济性在很多情况下优于通常的供电方式。太阳能照明本质上是一种光电转换系统，是一个称为“硅晶片地面光伏组件”的专业领域。通过硅片接收太阳光，切换到电源，保存在电池上，由光感开关调节，当天黑时自动打开，凌晨自动关闭。太阳能灯是光电转换技术的应用，在节能、环境保护、不需要布线、自动控制、随时位置转换等优点的基础上，在照明行业成为神圣的。随着太阳能发电技术的发展和发展，在民间最先应用于照明灯。太阳能的优点被理解为越来越多的人接受。太阳能工作的系列产品之一太阳能灯一直是所有领域研究和关注的焦点。已经以技术力量为基础，技术人员和供应商集思广益，在很多方面取得了突破性的进步，为太阳能灯最终到达数百万户打下了坚实的基础。专家预测，太阳能照明将在未来10年后普及，成为未来照明产业发展的趋势。1.2太阳路灯与普通路灯的比较1.大洋能源路灯的费用其实不高。因为寿命长，所以比普通路灯贵2.偷窃既困难，又不经济，太阳能路灯杆一般在8米以上，偷电线不合算2设计理念光伏发电系统的基本原理相同，因此太阳能路灯的设计思想也可以根据普通太阳能发电系统首先确定太阳能电池模块的功率，计算电池的容量。但是，太阳能路灯还具有其特殊性，必须保证系统工作的稳定性和可靠性，因此设计时需要特别注意。以太阳能为能源的路灯的一种，不受电力影响，通过沟渠不消耗常规电力，阳光充足，可以现场安装，因此受到了很多关注，不污染环境，被称为环保产品。太阳能路灯可用于城市公园、道路、草坪的照明，人口分布密度低，交通不便，现有燃料不足，常规能源难以发电，但在太阳能资源丰富的地区，可以解决这些地区的家庭照明问题。现在我想设计太阳能路灯的电路。白天充电用太阳能电池吸收能量，产生电力。指示灯熄灭，夜间指示灯亮起，照明，电路保护电池不能过度充电。3太阳路灯的组成原理框图和工作原理3.1太阳路灯的组成太阳能路灯由太阳能电池组件、电池、电源控制器、光源等组成。图3.1图3.1太阳原理框3.2太阳路灯的工作原理太阳能发电是指根据利用半导体材料的电子特性的太阳电池组件，当太阳暴露在半导体PN结中时，P-N结屏障区会产生强大的内置静电场，因此，在屏障区的非平衡电子和孔或屏障区之外，但扩散到屏障区的非平衡电子和空腔中，在内置静电场的作用下，会分别向相反方向移动，并从屏障区中退出，从而提高P区电位，减少N区电位，光伏发电系统大致可分为两类，一类是并网发电系统。也就是说，通过公共网格和标准接口连接起来，像小型发电站一样；另一类是在自己的闭路系统内部制造电路的独立发电系统。并网发电系统将通过光伏阵列接收的太阳辐射能量转换为高频直流转换，转换为高压直流，逆变逆变后，在电网中输出与电网相同的频率、相同相位正弦交流电流。作为独立的发电系统，太阳能阵列首先将接收到的太阳能辐射能量直接转换为供电负荷，将多余的能量通过充电控制器，然后在电池上存储为化学能。白天，太阳能电池吸收太阳光，产生电力，通过控制器将电力存储在电池里，晚上来，或者灯具周围的宽度低的时候，蓄电池通过控制器设定光源供电的时间后，可以切断照明。4组件配置和工作原理4.1硅太阳电池的工作原理和结构太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般半导体的主要结构如图4.1所示。图4.1在图4.1中，正电荷表示硅原子，负电荷表示硅原子旁边的四个电子。硅晶体中掺入硼、磷等其他杂质，硅晶体中会出现孔洞。芯片接收到光后，在PN连接中，n型半导体的孔移动到p型区域，p型区域的电子移动到n型区域，从n型区域向p型区域形成电流。然后在PN接头中形成电力电位下降时，形成电源，如图4.5所示。图4.5半导体不是电的良导体，所以电子通过p-n接头后流向半导体，电阻很大，损失很大。但是在上层将金属全部涂上，阳光不能通过，不会产生电流，所以一般用金属网覆盖p-n结，以增加入射光的面积。硅表面很亮，反射了很多阳光，使其不能用作电池。为此，科学家们加了反射系数很小的保护膜，将反射损失减少到5%以下。由于一个电池提供的电流和电压最终是有限的，很多电池(通常是36个)并行或串行使用，以制造太阳能板。4.2电池配置和工作原理太阳能照明必须装有蓄电池才能工作，原因如下：(1)太阳能电池只在白天进行光电转换工作，电力只在晚上用于照明，所以要储备在蓄电池中，储备的容量要足够多的阴天地区的照明。(2)太阳能电池板的输出能量很不稳定，安装蓄电池后，太阳能灯的负载才能工作。太阳能路灯使用铅酸电池，因此这里只分析铅酸电池。铅酸电池充电，放电化学反应的原理方程如下。1.充电：电池在另一个直流电源上被称为充电。充电时，阳极和阴极板上的硫酸铅被分解，还原为硫酸、铅、氧化铅，与此同时，阴极板上产生氢，阳极板上产生氧。电解质的酸浓度逐渐增加，电池两端的电压上升了。正负极板上的硫酸铅都还原成原来的活性物质，充电结束。充电时，正极和负极板产生的氧和氢在电池内部“氧化”水，使其返回电解质。化学反应过程如下。(阳极) (电解质) (阴极) (阴极) (电解质) (阴极)PbSO4 2H2O PbSO4 PbO2 2H2SO4 Pb(充电反应)(硫酸铅) (水) (硫酸铅)2.放电从外部电路输出电能的电池称为放电。当电池连接外部电路放电时，硫酸与正负板的活性物质反应，产生化合物“硫酸铅”，放电时间越长，硫酸浓度越薄，电池的“液体”越少，电池两端的电压越低。化学反应过程如下。(阳极) (电解质) (阴极) (阴极) (电解质) (阴极)PbO2 2H2SO4 Pb PbSO4 2H2O PbSO4(放电反应)(过氧化铅) (硫酸) (海绵铅)从上述化学反应方程式可以看出，铅酸电池放电时，正极活性物质二氧化铅和负极活性物质金属铅与硫酸电解质反应，产生硫酸铅，电化学上这种反应称为“双硫酸盐反应”。蓄电池刚放电结束时阳极和阴极活性物质转换的硫酸铅是结构松散、结晶致密的晶体，活动性很高。在电池充电过程中，正极和负极含有致密的硫酸铅，在外部充电电流的作用下，再次还原为二氧化铅和金属铅，电池再次成为足够的电状态。这是一种反化学反应，使蓄电池能够储存电，释放电的功能。4.3电源控制器配置和工作原理4.3.1系统硬件结构如图4.6所示，以STC12C5410AD微控制器为中心的太阳能路灯智能控制系统的硬件结构主要由电压获取电路、负载输出控制和检测电路、LED显示电路和键盘电路组成。电压收集电路包括太阳能强度识别和电池电压获取的太阳能电池板和电池电压收集。单片机的两个P3端口用于设置操作模式参数，作为键盘输入端口。图4.6收集电池电压以识别电池工作电压。利用微控制器的PWM功能对电池充电管理。保护电池开路：如果电池已打开，则在太阳能电池正常充电时，控制器会切断负载，防止负载损坏，并防止夜间或太阳能电池未充电时自行供电，从而防止任何动作。4.3.2电压收集和电池管理太阳能电池板电压收集用于判断太阳光线的强弱，可以用作白天和晚上的识别信号。该系统支持太阳能板反向连接，反向充电保护。电池电压收集用于电池工作电压识别。使用微控制器PWM功能为电池充电。太阳能电池正常充电时，如果电池打开，控制器会切断负载，防止负载损坏，如果电池在夜间或太阳能电池未充电时打开，则不会自行供电，不会有任何动作。如果充电电压高于保护电压(15V)，电池充电将自动关闭。此后，如果电压下降到维护电压(13.2V)，电池将进入充电状态，低于维护电压(13.2V)，电池将不会进入充电状态。如果电池电压低于保护电压(11V)，控制器将自动关闭负载开关，以防止电池损坏。PWM充电电路可以充分发挥太阳能电池板，提高系统充电效率。该系统支持电池的反向连接、过度充电和过度释放。4.3.3负载输出控制和检测电路系统通过图4.7所示的具有电路原理的精密过流、短路保护措施，设计了各输出独立控制的双向负载输出。图4.7注：P1.6是微控制器18针。P1.7是微控制器19针。P3.2是微控制器6针负载过电流和短路保护：设计了两阶段保护。第一级由R7(0.01钢铜线)和op放大器LM358、比较器LM393等设备组成的过流、短路检测电路与单片机的A/D转换和外部中断响应一起实现。其中，LM358的输出发射P1.7(A/D转换)端口用作过流信号识别，并在电流超过额定电流的20%且保持30s以上时确认为过流。短路电流设置为10A，响应时间设置为毫秒。第二级使用电子熔断器保护功能，在通过电子熔断器的电流突然增加的情况下，随着温度的升高，电阻大幅增加，工作电流大幅减少，达到保护电路的目的，响应时间以秒为单位，并且在过电流恢复或短路恢复后将电子熔断器恢复到低阻抗导体，无需进行其他更换或维修。系统采用两级保护措施后，经过长达数小时的短路实验，控制器未发生电路燃烧。解决了传统保险丝只能保护一次电路的问题，与人需要更换的问题着火后需要手动重置或断电后再打开的系统相比，具有明显的优点，简化了维护，提高了系统的安全性能。4.3.4系统软件设计1 .单片机软件编程与此设计中的硬件电路相对应的软件程序包括主程序、定期中断程序、A/D转换子例程、外部中断子例程和键盘处理子例程、充电管理子例程和负载管理子例程。使用KeilC编译器的Windows集成开发环境vision2作为软件开发平台的SCM软件编程是使用C51高级语言编写的。密钥处理流如图4.8所示，电压检测子例程如图4.9所示。图4.8密钥过程流程图图4.9电压检测子程序流程图1.广告副程式INT8U ADC(INT8U编号)using 2 number=number0x0.7；/通道编号不超过7Ads _ contr=ads _ contre0/ADC_FLAG，AD无法启动while(ads _ contr0x 10)=0x 10)；等待A/D转换结束return(ADC _ data)；/退出返回2.外部0中断响应子程序void servise _ tnto 0 interrupt 0 using 1if(P3_2) /被认为是干涉信号触发中断的高级别Returndelay 1(5000)；/10毫秒延迟If(P3_2=0) load _ switch _ 1=lstop/关闭负载开关1Loop 1 _ dl=1设定负载短路旗标适用于12V或24V工作光伏系统的太阳能路灯控制器，可以直接驱动节能灯，通过逆变器驱动无极灯，或者部分直流低压负载驱动城市照明。控制器的双向负荷输出可用于电动车和人行道的照明，照明时间和操作模式可以灵活设置。重点是如何有效地管理电池和负载，提高太阳能电池板的使用效率，延长电池寿命，防止线路问题引起意外事故。4.4数据计算4.4.1太阳电池组件计算设计要求：负载输入电压24V功耗34.5瓦，每日工作时间8.5h，持续雨天保证7天。(1)湖州地区近20年平均辐射量Kcal/cm2，湖州地区峰值日照时间约为3.424h时间；时间。(2)负载日功耗=12.2AH(3)所需太阳能组件的总充电电流=1.0512.2(3.4240.85)=5.9A