毕业论文--太阳能路灯照明设计

常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文常州信息职业技术学院学生毕业设计(论文)报告系别：电子与电气工程学院专业：光伏发电技术及其应用班号：光伏122学生姓名：张承远学生学号：1206213220设计（论文）题目：光伏发电——路灯照明系统设计指导教师：虞建敏设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：2014.05.30-2014.11.13常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文目录摘要Abstract第1章绪论1.1我国太阳能资源状况………………………………………………………11.2太阳能路灯与普通路灯的比较……………………………………………21.3太阳能照明是发展的趋势…………………………………………………4第2章设计思路2.1设计的思路及原则…………………………………………………………52.2设计的要求…………………………………………………………………5第3章太阳能路灯的组成原理及工作原理3.1太阳能路灯的组成…………………………………………………………63.2太阳能路灯的工作原理……………………………………………………6第4章各部件的组成及工作原理4.1太阳能电池组件的组成及工作原理………………………………………74.1.1太阳能电池分类………………………………………………………74.1.2硅太阳能电池工作原理及结构………………………………………74.2蓄电池的组成及工作原理…………………………………………………94.2.1蓄电池的种类和应用…………………………………………………94.2.2铅酸蓄电池的工作原理………………………………………………94.3控制器的基本工作原理……………………………………………………104.3.1蓄电池充电……………………………………………………………114.3.2蓄电池给LED灯供电…………………………………………………114.4光源的选择…………………………………………………………………124.4.1各种光源的特性比较…………………………………………………124.4.2LED灯的特点…………………………………………………………12第5章太阳能路灯的设计及实际应用5.1太阳能电池组件的选择……………………………………………………145.1.1太阳电池组件的基本要求……………………………………………14常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文5.1.2单晶硅太阳能电池组件的结构及技术参数………………………145.2系统设计……………………………………………………………………165.2.1电源电路……………………………………………………………165.2.2太阳能电池板组件…………………………………………………175.2.3照明负载……………………………………………………………175.2.4蓄电池和太阳能板的选用…………………………………………185.2.5过充、过放控制电路………………………………………………185.3LED路灯系统参数设计及计算……………………………………………195.3.1LED灯具的布局及高度计算…………………………………………195.3.2LED光源照度的计算…………………………………………………205.3.3LED路灯配置计算…………………………………………………205.4太阳能路灯的安装和施工…………………………………………………205.5太阳能路灯的实际应用……………………………………………………21结论…………………………………………………………………………………23参考文献……………………………………………………………………………24致谢…………………………………………………………………………………25常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文摘要近年来，随着全球能源危机和环境污染的问题日益严重，可再生能源的开发的利用已势在必行。太阳能是一种潜力无限的清洁、高效而且可持续的可再生能源，是全人类节能环保的首选。在当今世界，路灯的照明用电已占总用电量的不小比重。本文所讲述的是关于太阳能发电路灯照明系统的设计以及应用。研究包括：太阳能路灯、太阳能电池、蓄电池、控制器、LED灯源等各器件的工作原理及其各自的基本特性，再根据不同的要求选择出经济实用适合本地区需求的相应容量的太阳能光伏电池、蓄电池、充放电控制器、LED灯源等配置，实现太阳能路灯照明系统的整体设计。关键词：太阳能路灯太阳能电池蓄电池充放电控制器LED灯源常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文AbstractInrecentyears,withtheglobalenergycrisisandenvironmentalpollutionproblemisincreasinglyserious,thedevelopmentofrenewableenergyuseisimperative.Solarenergyisaclean,efficientandsustainablepotentialofrenewableenergy,isthefirstchoiceforenergyconservationandenvironmentalprotectionofallmankind.Intoday'sworld,streetlamplightinghasabigproportionofthetotalpowerconsumption.Thisarticleisaboutthedesignandapplicationofsolarstreetlightingsystem.Studiesinclude:solarstreetlight,solarbattery,storagebattery,controller,LEDlightsourcedevice'sworkingprincipleandtheirrespectivebasiccharacteristics,thenaccordingtotherequirementsofdifferentchoiceofeconomicalandpracticalforregionaldemandcorrespondingcapacityofsolarPVcells,battery,chargeanddischargecontroller,LEDlightsource,suchasconfiguration,realizetheintegraldesignofthesolarstreetlightingsystem.Keywords:SolarstreetlampsPVcellslead-acidbatteryControllerLEDlight常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文1第一章绪论1.1我国太阳能的资源状况在飞速发展的中国，能源短缺问题和环境污染问题已经是十分突出的问题，节约能源能和环保是实现中国社会经济可持续发展战略所急需解决的问题的重中之重。目前，照明所消耗得电力约占整个电力消耗的20%左右，减少照明用电消耗是当今节约不可再生能源的重要途径。中国作为有限能源消耗的大国，必须要尽快寻求可以代替传统光源的新一代节能环保型的光源。为了实现这一目标，科学界人士已研究开发出许多种节能照明器具，也取得了一定的成效。但是，距离“绿色照明”的要求还有很长的一段距离，开发和应用的更高效性、可靠性、安全性以及耐用性的新型光源势在必行。当今，太阳能作为一种安全、环保新能源越来越受到人们重视。太阳能是一种非常大量的可再生资源，也可说是“取之不尽，用之不竭”的。世界能源危机的日益加剧，各国都在努力寻求解决当今社会能源危机的办法，一条道路是寻找新型能源和提高可再生能源的利用效率；另一条是寻求新的节能技术，减少不可再生能源的过度消耗，大大提升能源的利用效率。而太阳能的有效开发和有效的利用就是其中一条道路。我国各地区太阳能资源情况如下：我国太阳能资源分布（图1）常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文2类型地区年照时间数年辐射总量千卡/cm2·年1西藏西部、新疆东南部、青海西部、甘肃西部2800—3300160—2002西藏东南部、新疆南部、青海东部、宁夏南部、甘肃中部、内蒙古、山西北部、河北西北部3000—3200140—1603新疆北部、甘肃东南部、山西南部、山西北部、河北东南部、山东、河南、吉林、辽宁、云南、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部2200—3000120—1404湖南、广西、江西、浙江、湖北、福建北部、广东北部、山西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江1400—2200100—1205四川、贵州1000—140080—100我国太阳能资源分布（图2）常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文3随着太阳能光伏发电技术的发展和进步，利用太阳能的光伏发电技术而可直接使用的灯具产品在环保节能的优势，太阳能路灯、庭院灯、草坪灯等方面的光伏发电应用已经逐渐形成规模，太阳能发电在路灯照明领域发展已经日趋完善。1.2太阳能路灯与普通路灯的比较随着地球不可再生资源的日益缺乏，基础能源的投资成本逐渐增高，各种安全问题和污染隐患问题可谓是随处可见。太阳能能源作为一种取之不尽，用之不竭的安全型、环保型新能源越来越受到人们的重视。太阳能照明系列的产品跟随着太阳能热水器的普及之后而被众人所接受熟知以及使用，在这里就太阳能路灯和使用普通路灯的效果作实用优势对比。（1）优势对比一普通照明路灯的安装比较复杂：在普通的照明路灯工程中有相对复杂的作业程序，首先要安装的路段铺设电缆，电缆沟的开挖、暗管的铺设、管内的穿线以及回填等大量的基础工程。然后再长时间的安装灯架调试电路，如果任何一条线路有问题，就需要大面积的返工。并且地势和线路要求比较复杂、人工和辅助材料的成本高昂。太阳能路灯的安装相对简便：在太阳能路灯安装时，没有复杂的线路需要铺设，只需要做一个水泥基座，再用不锈钢的螺丝固定就安装成功。（2）优势对比二普通的照明路灯是有一定的安全隐患：普通路灯在安装的过程中施工的质量、景观工程的改造、材料的老化、供电不正常以及水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。太阳能路灯没有安全隐患：太阳能路灯是低压产品，运行安全可靠。太阳能路灯的其它优势：是绿色环保的新能源，能为新型的生态小区开发和推广增加新的卖点；同时可以持续减少物业管理成本，减少业主公共分摊部分物业的费用。（3）优势对比三普通照明路灯电费高昂：普通照明路灯在工作中有高昂的电费，要长期的不间断的对线路和其它的配置进行维护或更换，维护的成本逐年递增。太阳能路灯则免电费：太阳能路灯是一次性投入，没有任何维护成本，三年就可收回投常州信息职业技术学院电子与电气工程学院毕业设计论文4资的成本，可以长期受益。综上对比所述，太阳能路灯安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性，将为楼盘的销售、市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。1.3太阳能照明是发展的趋势太阳能照明的本质上是一个光电转换的系统，专业领域称其为“硅晶片地面光伏组件”。它的工作原理是通过硅晶片接收太阳光线后转变为电能，再储存在蓄电池中，然后由光感开关进行控制，当天黑时就能够自动点亮，天亮时又可以自动熄灭。太阳能照明灯是光电转换技术的一种新型应用产品，凭借它的节能、环保、无需布线、自动控制以及可以随时变换的位置等优点，在照明行业中树立起神圣的地位。因为硅晶片的价格相对来说比较昂贵，最初的太阳能仅是应用在航天事业上。在太阳能技术上有所突破后，被美国、日本、德国等发达得国家率先尝试运用在高科技领域上。随着太阳能光伏发电技术的发展和进步，在民用的方面首先是应用在灯具的照明上。近几年来，太阳能灯具的产品由于环保和节能的双重优势，太阳能的庭院灯、草坪灯和装饰灯等照明灯的应用逐渐形成规模。大量的试验表明，普通灯具和太阳能灯具对比分析后得出：在满足同样的照明要求条件下，两种不同方式的供电，普通灯具的成本比太阳能灯具的成