大功率太陽能LED路燈控制器設(shè)計(jì)

1、國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)表推 薦 學(xué) 校 鄭 州 輕 工 業(yè) 學(xué) 院項(xiàng) 目 名 稱 大功率太陽能LED路燈控制器設(shè)計(jì)項(xiàng) 目 類 型 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目 所屬一級(jí)學(xué)科名稱 電 氣 工 程 所屬二級(jí)學(xué)科名稱 電 力 電 子 與 電 力 傳 動(dòng)項(xiàng) 目 負(fù) 責(zé) 人 楊 朝 勛申 報(bào) 日 期 2012年3月17日 二一二年三月項(xiàng)目名稱大功率太陽能LED路燈控制器設(shè)計(jì)項(xiàng)目類型（）創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目 （）創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目 （）創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間起始時(shí)間： 2012 年3 月 完成時(shí)間：2013 年 7 月申請(qǐng)人或申請(qǐng)團(tuán)隊(duì)姓名年級(jí)所在院系/專業(yè)聯(lián)系電話E-mail主持人楊朝勛09級(jí)電

2、氣信息工程學(xué)院/電氣自動(dòng)化吳洋09級(jí)電氣信息工程學(xué)院/電氣自動(dòng)化成 員屈鵬09級(jí)電氣信息工程學(xué)院/電氣自動(dòng)化指導(dǎo)教師姓名吳振軍研究方向電力電子技術(shù)年齡41專業(yè)技術(shù)職務(wù)副教授主要成果參與國家863計(jì)劃項(xiàng)目“電動(dòng)汽車總線系統(tǒng)抗電磁干擾能力研究”和“電動(dòng)汽車總線系統(tǒng)技術(shù)研究”，已通過國家驗(yàn)收；主持鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目太陽能LED路燈照明的電源驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)研究（已鑒定，國內(nèi)領(lǐng)先），參與河南省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目基于ZigBee的機(jī)動(dòng)車尾氣在線監(jiān)測系統(tǒng)（已鑒定，國內(nèi)領(lǐng)先），參與企業(yè)橫向項(xiàng)目車速里程表與出租車計(jì)價(jià)器檢定儀（已鑒定，國內(nèi)領(lǐng)先），完成企業(yè)橫向項(xiàng)目PXI脈沖卡技術(shù)開發(fā)；目前在研河南省基礎(chǔ)與前沿項(xiàng)目

3、1項(xiàng)，已授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)；發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中SCI 檢索1篇，EI檢索8篇。參譯著作1部，參編教材1部。一、項(xiàng)目實(shí)施的目的、意義隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，節(jié)能減排工作的深入，中國城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施和城市景觀之一的路燈建設(shè)和管理，越來越引起政府各部門的高度重視和社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。由于太陽能具有無污染、無噪音、取之不盡、用之不竭的優(yōu)點(diǎn)，LED燈又具有長壽命、節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，因此，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與大功率LED照明技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)成綠色照明系統(tǒng)越來越受到政府和科研人員的關(guān)注，各種太陽能LED路燈控制器也相繼被開發(fā)出來。我國的路燈總數(shù)超過1億盞，只要其中的6000萬盞改成太陽

4、能路燈，其每年節(jié)省的電量就超過一個(gè)三峽水電站的發(fā)電量，如果把今后每年新增的2000萬盞路燈全部改用太陽能路燈，三年下來又是一個(gè)三峽水電站。由此可見太陽能路燈的節(jié)能效果是非?？捎^。同時(shí)，隨著太陽能產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開發(fā)的深化，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率、性價(jià)比將得到迅速提高。因此，太陽能LED 路燈具有極好的市場前景，而且也是開發(fā)可再生能源的一種最佳途徑。開發(fā)和利用太陽能是遠(yuǎn)有前景，近有實(shí)效的事業(yè)。推廣太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在LED路燈照明中的應(yīng)用是一個(gè)具有重大意義的課題。二、項(xiàng)目研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究內(nèi)容：1、白天如何充分利用太陽能給閥控鉛酸式密封蓄電池充電。2、夜晚如何根據(jù)大功率LED的特性

5、控制蓄電池放電。擬解決的關(guān)鍵問題：1、將太陽能的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）技術(shù)與蓄電池的多階段充電方法有機(jī)結(jié)合起來，提高系統(tǒng)對(duì)太陽能的利用率，延長蓄電池壽命。2、將LED的模擬調(diào)光與數(shù)字調(diào)光巧妙結(jié)合起來，使并聯(lián)LED數(shù)目可以提前設(shè)定，亮度可以分時(shí)段調(diào)整，從而增強(qiáng)控制器的通用性，有效延緩LED的光衰。3、在電路工作在大電流惡劣的環(huán)境下，如何防雷和防電磁干擾，提高控制器的穩(wěn)定性，延長控制器的壽命。三、項(xiàng)目研究與實(shí)施的基礎(chǔ)條件指導(dǎo)老師是中科院電工所博士畢業(yè)生，具有副教授職稱，是電氣信息工程學(xué)院基礎(chǔ)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，具有指導(dǎo)學(xué)生的豐富經(jīng)驗(yàn)，2011年主持完成相關(guān)課題太陽能LED路燈照明的電源驅(qū)動(dòng)與控制

6、系統(tǒng)研究，且已經(jīng)通過省級(jí)簽訂，獲國內(nèi)領(lǐng)先。本團(tuán)隊(duì)成員均來自電氣學(xué)院電氣自動(dòng)化專業(yè)本科生，對(duì)電力電子技術(shù)有較強(qiáng)的興趣。大二時(shí)，我們系統(tǒng)學(xué)過模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路等電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程，具備了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)；自大二下學(xué)期起，我們就開始在系里電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，自學(xué)了51單片機(jī)、高頻電子線路、電力電子技術(shù)等課程，現(xiàn)在我們又系統(tǒng)學(xué)習(xí)了飛思卡爾單片機(jī)、控制理論的課程，已經(jīng)基本完成電磁組的智能車設(shè)計(jì)，具備初步開發(fā)項(xiàng)目的技能。四、項(xiàng)目實(shí)施方案本項(xiàng)目擬采用的工作方案如圖1所示。圖1 系統(tǒng)工作方案圖系統(tǒng)包括太陽能電池板組件、電壓、電流和溫度采集模塊、同步Buck及其驅(qū)動(dòng)模塊、閥控密封式鉛酸蓄電池、L

7、ED恒流驅(qū)動(dòng)模塊、LED路燈和PIC單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊。太陽能電池組件為系統(tǒng)提供能源，單片機(jī)通過采集太陽能電池組件的輸出電壓來判別是白天還是黑夜，當(dāng)檢測到電池組件的電壓高于一定值時(shí)，進(jìn)入白天模式，單片機(jī)根據(jù)所采集的太陽能電池組件的輸出電壓、充電電流、蓄電池電壓和環(huán)境溫度等信號(hào)，控制同步 Buck工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能電池組件的最大功率點(diǎn)跟蹤、蓄電池的分階段充電和溫度補(bǔ)償；當(dāng)檢測到太陽能電池組件的輸出電壓小于一定值時(shí)，進(jìn)入黑夜模式，單片機(jī)輸出兩路PWM控制LED專用恒流驅(qū)動(dòng)芯片LT3755驅(qū)動(dòng)LED路燈工作，根據(jù)LED的并聯(lián)串?dāng)?shù)，一路PWM經(jīng)過濾波后通過LT3755的模擬調(diào)光方式確定恒流源的輸出電流

8、，一路PWM通過LT3755的數(shù)字調(diào)光方式控制LED工作在全功率或半功率模式。五、學(xué)校可以提供的條件1、學(xué)校提供實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場地；2、學(xué)校提供示波器、頻率特性測試儀等儀器設(shè)備；3、提供項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)費(fèi)；4、老師的支持和指導(dǎo)。六、預(yù)期成果1、完成具有較強(qiáng)通用性的大功率太陽能LED路燈控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)。2、發(fā)表科研論文1-2篇。3、研究報(bào)告1份。七、經(jīng)費(fèi)預(yù)算參考資料以及打印復(fù)印費(fèi)約1000元； 大功率LED、太陽能電池、蓄電池、電子元器件費(fèi)、制板費(fèi)等約15000元； 發(fā)表論文版面費(fèi)約2500元； 市場調(diào)研，車旅、郵費(fèi)等約1500元；合計(jì)：大約20000元。八、導(dǎo)師推薦意見該組學(xué)生具有較強(qiáng)的獨(dú)立思考和創(chuàng)新能力、具備初步科研和動(dòng)手能力、對(duì)科學(xué)研究有濃厚興趣。學(xué)生所選項(xiàng)目具有一定的理論意義和學(xué)術(shù)思想、立論依據(jù)充分、研究內(nèi)容和目標(biāo)明確、