《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc（31頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 江海職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目: 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)自動(dòng)化 學(xué) 生 學(xué) 號： 0901081023 學(xué) 生 姓 名： 任 晨 所在系 （部)： 信息工程系 專 業(yè) 及班級： 光電 091 指 導(dǎo) 教 師： 張 乾 完 成 日 期： 2012/3/15 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 I 摘 要 本文介紹一種基于光伏發(fā)電的多電源智能管理系統(tǒng)太陽能照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 這個(gè)設(shè)計(jì)，從根本上對太陽能得到全面的了解，掌握太陽能照明的優(yōu)勢，并闡述了太 陽能路燈與普通路燈的本質(zhì)區(qū)別，從中了解到太陽能是一種潛力無限的清潔、高效而 且可持續(xù)的可再生能源,是全人類節(jié)能環(huán)保

2、的首選。本文還對太陽能路燈照明的太陽能 電池，蓄電池，支架等各方面作了一個(gè)詳細(xì)的分析，比較，再根據(jù)光伏發(fā)電的原理特 性，系統(tǒng)采用了智能化控制器，對智能控制器編程序，使得程序可以滿足太陽能 LED 路燈的自動(dòng)蓄電，自動(dòng)照明,自動(dòng)熄滅等一系列工作過程,使太陽能照明更加智能化。最 后,本文還舉出例子，對現(xiàn)在正使用的太陽能路燈進(jìn)行了分析，研究，明確太陽能發(fā)展 的趨勢及前景. 關(guān)鍵詞:光伏發(fā)電；太陽能；節(jié)能環(huán)保；智能控制 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 II 目 錄 摘 要 .I 第一章 緒 論 .1 1。1 太陽能照明的 優(yōu)點(diǎn) .1 1.2 太陽能照明是發(fā)展的趨勢 .2 1.3 太陽能路燈與普通路燈比較

3、.3 第二章 設(shè)計(jì)思路 .5 第三章 太陽能路燈的組成原理框圖及其工作原理 .6 3.1 太陽能路燈的組成 .6 3.2 太陽能路燈的工作原理 .6 第四章 各部件的組成及工作原理 .8 4。1 太陽能電池組件的組成及其工作原理 .8 4.1.1 太陽能電池的分類 .8 4.1。2 硅太陽能電池工作原理與結(jié)構(gòu) .9 4。2 蓄電池的組成及工作原理 .11 4。2。1 蓄電池的種類和應(yīng)用 .11 4.2.2 鉛酸蓄電池的工作原理 .13 4。3 電源控制器的組成及工作原理 .14 4。3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) .14 4。3。2 電壓采集與電池管理 .14 4。3.3 負(fù)載輸出控制與檢測電路 .15

4、 4.3。4 硬件設(shè)計(jì)中的注意點(diǎn) .16 4。3.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .16 4。4 光源的選擇 .18 4.4。1 各種光源的特性比較 .18 4。4。2 LED 燈的特點(diǎn) .19 4.5 各數(shù)據(jù)計(jì)算 .20 4.5.1 太陽能電池組件計(jì)算 .20 4。5.2 蓄電池計(jì)算 .20 4。5。3 太陽能電池組件支架 .20 第五章 太陽能路燈的實(shí)際應(yīng)用 .22 結(jié) 論 .24 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 III 參考文獻(xiàn) .26 致 謝 .25 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 1 第一章 緒 論 1.1 太陽能照明的優(yōu)點(diǎn) 無論是現(xiàn)在還是將來，太陽能都擁有廣闊的市場前景。潛力無限的太陽能是一種清潔、 高

5、效而且可持續(xù)的可再生能源。同時(shí)，使用太陽能也是一個(gè)明智的財(cái)務(wù)選擇。如果使用太陽 能電池板為您的住宅供電，在收到每個(gè)月的電費(fèi)單時(shí)，您就能體會(huì)到這一點(diǎn).另外，太陽能 是環(huán)保的選擇-如果您知道使用太陽能將為您的孩子留下一個(gè)更環(huán)保的美好世界,您一定會(huì) 感到自豪。 如今，全球的光伏 (Photovoltaic， PV) 太陽能供不應(yīng)求，是增長最快的可再生能源 之一。隨著制造工藝的高效化,光伏系統(tǒng)的成本將繼續(xù)下降。如今,光伏系統(tǒng)的價(jià)格已經(jīng)是 20 年前的 1/25。即使是商業(yè)電力公司,也正在尋求通過利用太陽能來構(gòu)建更為穩(wěn)定的成本 結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示，太陽能在北方的氣候條件下更為有效.在加利福尼亞州，電費(fèi)每

6、年上 漲 6.7。太陽能則可以用來預(yù)防未來電費(fèi)的居高不下.在許多國家，您可以將富余電力賣 給電力公司，沖抵您的電費(fèi)。與高成本的化石燃料污染和全球溫室效應(yīng)相比,太陽能不僅使 用范圍廣，而且更經(jīng)濟(jì)。在近期的民意調(diào)查中,當(dāng)受訪對象被問及哪類能源最適合子孫后代 時(shí)，太陽能的得分高出所有其它能源。光伏系統(tǒng)在提供電力的同時(shí)，不會(huì)排放二氧化碳 (CO2）.一塊光伏組件在 25 年的有效使用期內(nèi)，可減少約 7。5 噸的碳排放量。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國的照明用電將大幅度提高,綠色節(jié)能照明的研究應(yīng)用，將越來越受 到重視。太陽能 LED 照明燈具作為冷光源產(chǎn)品，具有性價(jià)比較高、綠色環(huán)保、安全可靠、質(zhì) 量穩(wěn)定、使用壽命

7、長、安裝維護(hù)簡便等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于綠地照明、公路照明、廣告燈箱 照明、城市造型景觀照明及家居照明系統(tǒng),但太陽能 LED 照明燈具一次性投入較高是其發(fā)展 的瓶頸。 目前,照明消耗約占整個(gè)電力消耗的 20左右，降低照明用電是節(jié)省能源的重要途徑。 為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，業(yè)界已研究開發(fā)出多種節(jié)能照明器具，并取得了一定的成效。但是，距離 “綠色照明”的要求還較遠(yuǎn)，開發(fā)和應(yīng)用更高效、可靠、安全、耐用的新型光源勢在必行。 到 2006 年底,我國可再生能源利用量總計(jì)為 2 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（不包括傳統(tǒng)方式利用生物質(zhì) 能）,約占 0.5 個(gè)百分點(diǎn),為 2010 年實(shí)現(xiàn)可再生能源占全國一次能源消費(fèi)總量 10%的目標(biāo)邁 出

8、了堅(jiān)實(shí)的一步。目前，我國正在從以下幾個(gè)方面來推動(dòng)光伏發(fā)電的國內(nèi)市場發(fā)展： 、 啟動(dòng)送電到村工程;Error!、在特殊工程上運(yùn)用光伏發(fā)電，如世博會(huì)、奧運(yùn)會(huì)等； 、在 沙漠地區(qū)建光伏電站; 、動(dòng)員一些城市啟動(dòng)屋頂計(jì)劃； 、研究制定提高光伏發(fā)電競 爭力的電價(jià)政策(光伏產(chǎn)品 90%的出口以及國內(nèi)市場的缺失，都可能限制中國光伏產(chǎn)業(yè)的長 遠(yuǎn)發(fā)展。一旦國外光伏產(chǎn)業(yè)政策有變或者為保護(hù)本國產(chǎn)業(yè)采取限制進(jìn)口的措施，中國近年來 大量上馬的光伏項(xiàng)目將面臨困境). 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 2 1.2 太陽能照明是發(fā)展的趨勢 太陽的能源非常巨大，大約 40 分鐘照射在地球上的太陽光所產(chǎn)生的能量相當(dāng)于全球人 類一年消耗

9、的能量.可以說太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源.目前，全球能源危機(jī)日 益加劇，各國都在尋找新的能源，以取代即將枯竭的煤、石油、天然氣等地球上所剩無幾的 不可再生能源。作為新型照明方式之一，太陽能照明能否挑起重?fù)?dān)，在未來的照明行業(yè)中起 主導(dǎo)作用？這不僅僅是照明行業(yè)所關(guān)注的焦點(diǎn)，也是整個(gè)社會(huì)思考和關(guān)注的焦點(diǎn)。 利用太陽能發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性在很多情況下要優(yōu)于常規(guī)的供電方式。太陽能電源系統(tǒng)運(yùn)行成 本低,幾乎不需要維護(hù)，不需要備件，不需要增添燃料。太陽能系統(tǒng)設(shè)備可自動(dòng)運(yùn)行，適于 在無人職守站使用.不包含任何運(yùn)轉(zhuǎn)部件，系統(tǒng)可連續(xù)工作、使用壽命超過數(shù)十年。 、太陽能 電源系統(tǒng)的直流輸出電壓十分穩(wěn)定.無需為引接

10、入電網(wǎng)而修路，在沒有電網(wǎng)的地方，太陽能 為靈活選取站址提供可能。除了直接的經(jīng)濟(jì)效益以外，太陽能發(fā)電還有很多間接優(yōu)點(diǎn)。在其 它一些供電系統(tǒng)，往往由于斷電而立即造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。太陽能系統(tǒng)仍能保證穩(wěn)定可靠 地工作。 太陽能照明本質(zhì)上是一個(gè)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，專業(yè)領(lǐng)域稱為“硅晶片地面光伏組件” 。其工 作原理是通過硅晶片接收太陽光線后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，然后?chǔ)存在蓄電池中，再由光感開關(guān)進(jìn)行 控制,當(dāng)天黑時(shí)能夠自動(dòng)點(diǎn)亮，天亮?xí)r又自動(dòng)熄滅。太陽能燈是光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的一種應(yīng)用產(chǎn) 品，憑借其節(jié)能、環(huán)保、無需布線、自動(dòng)控制、隨時(shí)變換位置等優(yōu)點(diǎn),在照明行業(yè)中樹立起 神圣的地位。 因?yàn)楣杈瑑r(jià)格昂貴,最初的太陽能僅應(yīng)用在航天事

11、業(yè)上.在技術(shù)上稍有突破后，被美國、 日本、德國等發(fā)達(dá)國家率先嘗試運(yùn)用在高科技領(lǐng)域。隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,在 民用方面首先應(yīng)用在照明燈具上。近幾年來,太陽能燈具產(chǎn)品由于環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢，太 陽能庭院燈、太陽能草坪燈和太陽能裝飾燈等應(yīng)用逐漸形成規(guī)模. 大量試驗(yàn)表明,太陽能燈具和普通燈具對比分析后得出:在滿足同樣照明要求的條件下， 兩種不同的供電方式，太陽能燈成本比普通燈具要高；如果將投入工程的施工費(fèi)用計(jì)入整個(gè) 工程，則兩種燈具在初始投資時(shí)造價(jià)相當(dāng)。工程越大，普通燈具的工程施工費(fèi)用越高，其初 始投入大于太陽能燈具.使用時(shí)間越長,越能彰顯太陽能燈具的實(shí)惠。如果把人力、物力計(jì)算 在內(nèi),普通燈

12、具的輔助費(fèi)用與維護(hù)費(fèi)用都將比預(yù)算的高.在后續(xù)的使用費(fèi)用上（電費(fèi)、維護(hù)費(fèi) 用等） ，太陽能燈具的優(yōu)勢更明顯.“如果在全國推廣使用 3 億只太陽能燈，其節(jié)能效果相當(dāng) 于新建一個(gè)三峽工程” ，中山市百特照明科技有限公司朱建平經(jīng)理介紹。 據(jù)了解，太陽能的優(yōu)點(diǎn)已被越來越多的人所接受.作為太陽能應(yīng)用的系列產(chǎn)品之一，太 陽能燈具一直是各方研究和關(guān)注的焦點(diǎn)。在已有技術(shù)基礎(chǔ)上，技術(shù)人員與廠商集思廣益,在 諸多方面取得了突破性進(jìn)展,為太陽能燈最終走向千家萬戶打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。專家預(yù)測，太 陽能照明在未來十年后將會(huì)普及，成為未來照明行業(yè)發(fā)展趨勢。 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 3 1.3 太陽能路燈與普通路燈比較 隨著

13、科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能逐漸被開發(fā)利用，并已成為最有發(fā)展前景的環(huán)保能源 之一，太陽能照明就是利用太陽能最重要的途徑。太陽能照明路燈采用高效單晶硅太陽能電 池供電，采用免維護(hù)密封型蓄電池貯存電能，用高效節(jié)能燈照明,并采用先進(jìn)的充放電和照 明控制電路，具有性質(zhì)可靠、發(fā)光效率高、亮度大、安裝方便、無需鋪設(shè)電纜電線，無需交 流電能和電費(fèi)，采用直流供電，光敏控制、安全可靠、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，實(shí)用）壽命長， 是未來戶外照明的發(fā)展方向和照明燈具中的一枝新秀 1 。 市電照明燈具安裝復(fù)雜：在市電照明燈具工程中有復(fù)雜的作業(yè)程序，首先要鋪設(shè)電纜, 這里就要進(jìn)行電纜溝的開挖、鋪設(shè)暗管、管內(nèi)穿線、回填等大量基礎(chǔ)工程

14、。然后進(jìn)行長時(shí)間 的安裝調(diào)試，如任何一條線路有問題，則要大面積返工。而且地勢和線路要求復(fù)雜、人工和 輔助材料成本高昂.對比而言，太陽能照明綠色環(huán)保,能為高尚生態(tài)小區(qū)的開發(fā)和推廣增加新 的賣點(diǎn);可持續(xù)降低物業(yè)管理成本，減少業(yè)主公共分?jǐn)偛糠值馁M(fèi)用。綜上對比所述，太陽能 照明之安全無隱患、節(jié)能無消耗、綠色環(huán)保、安裝簡便、自動(dòng)控制免維護(hù)等固有的特性將為 樓盤的銷售、市政工程的建設(shè)直接帶來明顯可利用的優(yōu)勢.太陽能照明燈具有體積小，重量 輕，低能耗，高光強(qiáng)，防雷擊，無須其它電源，安全可靠,安裝、維護(hù)方便等特點(diǎn)。太陽能 照明燈可廣泛應(yīng)用于:家庭別墅、單位花園、公園綠地、環(huán)保小區(qū)、房前路邊等戶外場所的 照明。

15、 一盞普通的路燈以 400W 光源、日工作 10 小時(shí)計(jì)，1 年平均耗電量是 1460 度電，還需 要專人維護(hù)、更換燈泡；而太陽能路燈一般采用壽命長達(dá) 50000 小時(shí)以上的 LED 燈作為光源， 日常無需增加消耗電量的費(fèi)用開支.換個(gè)角度說,每裝一盞太陽能路燈，每年就可節(jié)省 1460 度電，十年可節(jié)省 14600 度. 一 、 大 陽 能 路 燈 的 造 價(jià) 其 實(shí) 不 高 ,因 其 使 用 壽 命 長 ， 比 普 通 路 燈 更 劃 算 太陽能路燈其實(shí)并不貴。在很多人眼里，路燈的成本不過是一根桿,一只燈泡.但是，事 實(shí)上根本不是這樣子，一盞普通路燈除了這些成本，還有預(yù)埋地下的電纜申請和施工過

16、程的 費(fèi)用，還可能影響、破壞周圍植被和景觀，日常需要專人定時(shí)維護(hù)、更換燈泡，同時(shí)每隔大 約 1Km 要建一個(gè)升壓站（防止輸電線路過長，電壓降低過大，影響燈光亮度）,分?jǐn)傁聛淼?成本每盞大約在 3 萬元左右，目前市政道路路燈的招標(biāo)價(jià)格每盞一般也在 23。5 萬元之間。 而太陽能路燈的最大成本就是太陽能電池板，無需預(yù)埋輸電電纜及相關(guān)工程費(fèi)用，一盞 812 米的太陽能路燈的造價(jià)一般在 1。83。5 萬元之間。這些太陽能路燈一般使用的光 源是長壽命的 LED 燈或低壓鈉燈，使用的電壓都是絕對安全的直流低電壓，采用光控、時(shí)控、 全自動(dòng)、無觸點(diǎn)電子開關(guān)，故障率極低，整體路燈使用壽命要長達(dá) 15 年。此外，路燈與路 燈之間彼此獨(dú)立工作、互不干擾,可根據(jù)實(shí)際情況將某段時(shí)間設(shè)計(jì)成節(jié)能照明狀態(tài)，從而有 效降低造價(jià)。只要設(shè)計(jì)合理,實(shí)際比普通路燈更劃算。 個(gè)人收集整理 勿做商業(yè)用途 4 二 、 偷 盜 難 ， 也 不 劃 算 ,太 陽 能 路 燈 燈 桿 一 般 都 在 8 米 高 以 上 ， 偷 盜 電 線 不 合 算 近年來,由于銅以及其他金屬價(jià)格的上漲，偷盜路燈電纜成為一大治安問題.很多人擔(dān)心 太陽能路