新型太阳能光伏照明系统的研究.doc

第 16 卷 第 5 期 集美大学学报 ( 自然科学版) Vol． 16 No． 5 2011 年 9 月 Journal of Jimei University( Natural Science) Sep． 2011 ［文章编号］1007 － 7405(2011)05 － 0392 － 05 新型太阳能光伏照明系统的研究 王国玲，林 辉 ( 集美大学信息工程学院，福建 厦门 361021) ［摘要］ 研究了新型太阳能光伏照明系统，依据蓄电池的自维持时间和最短恢复时间，对太阳能电池 与蓄电池的容量进行研究． 以 ATMEGA8 单片机为控制芯片，研究了包括蓄电池过充与过放保护、多挡时 控等功能的新型数控太阳能路灯控制系统的软件、硬件实现方法，并对现有 LED 驱动电路进行了改进，提 高了变换效率． ［关键词］ 光伏照明系统; 太阳能; 单片机; 蓄电池 ［中图分类号］ TM 46 ［文献标志码］ A Research on New Type Solar Photovoltaic Lighting System WANG Guo-ling，LIN Hui ( School of Information Engineering，Jimei University，Xiamen 361021，China) Abstract: New type solar photovoltaic lighting system was studied． According to the maintaining time and the shortest recovering time of storage cell，the match of solar battery and storage cell was investigated． The circuit and program flow chart of the lighting controller which was composed of SMC ATMEGA8 were illus- trated in detail． This control realized the functions of protection of storage battery over-charging and over-dis- charging，different control in different time，and so on． The LED driving circuit was improved to increase conversion efficiency． Key words: photovoltaic lighting system; solar power; SMC; storage cell 0 引言 随着传统燃料能源如石油、煤和天然气等的大量燃烧，随之而来所产生的环境污染日益严重，寻 找清洁的、可再生能源迫 在 眉 睫． 太阳能以其获取方 便、取之不尽等优势成为新能源研究的焦 点［1 － 3］． 半导体发光二极管 ( Light Emitting Diode，LED) 具有光效高、功效高、使用寿命长、安全 环保、开关时间短、接近点光源、易改变造型等优点，成为未来照明的发展方向，并将逐步取代传统 光源［4 － 9］． 本文研究了太阳能与 LED 结合应用的太阳能光伏照明系统，探讨了太阳能电池与蓄电池 容量的匹配，改进了升压型 LED 升压恒流驱动电路． 同时，研究了以 ATMEGA8 单片机为核心的系 统控制器的软件和硬件设计，实现了光伏照明系统中蓄电池防过充、过放保护、多挡时控等功能． 1 系统结构 太阳能光伏照明系统是一个独立式太阳能供电照明系统，它不进行并网使用，而是一种自产自 销、自给自足的供电模式． 白天由太阳能电池吸收日光进行光电转换，电能存储在蓄电池中，控制器 在夜晚使光源灯具工作，实现照明． 该系统采用 9 颗 1 W 的 LED 串联组合实现 9 W 的太阳能光伏照 明系统，主要由太阳能电池、蓄电池、控制器、LED 驱动电路和 LED 5 部分组成，如图 1 所示． 2 太阳能电池与蓄电池的匹配 太阳能光伏照明系统设计的总原则是: 在保证满足负载供电需要的前提下，确定最佳功率的太阳 能电池组件和最佳容量的蓄电池组件，以尽量减少初始投资． 本文选择太阳能电池组件和最佳容量的 蓄电池组件容量时，除考虑了蓄电池的自维持时间 ( 即最长连续阴雨天) 外，还结合了我国南方地 区多雨的特点，考虑了蓄电池最短恢复时间 ( 即两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数) ，这