基于单片机控制的太阳能供电地下停车场照明控制系统的设计

天津城市建设学院本科毕业设计说明书基于单片机控制的太阳能供电地下停车场照明系统设计DesignoftheSolar-PoweredUndergroundParkingLightingSystemBasedonMicrocontrollerControl学生姓名：张文欢学生学号：10761105专业名称：电气工程及其自动化指导教师：王贝贝（讲师）控制与机械工程学院2012年6月8日独创性声明本人声明所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以引用标注之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，没有伪造数据的行为。毕业设计（论文）作者签名：签字日期：年月日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定。同意学校保留并向有关管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津城市建设学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本论文。（保密的毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要在这个科技飞速发展的时代，能源是人类经济及文化活动的动力来源。随着经济的发展、人口的增加和社会生活水平的提高，未来世界能源消费量将持续增长，世界上的化石能源消费总量总有一天将达到极限。开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可持续发展是人类必须采取的措施。从能源供应的诸多因素考虑，太阳能无疑是符合可持续发展战略的理想的绿色能源。随着城市的不断发展，人口的急剧增加，人均拥有车辆数的增大，停车问题越发严峻。停车场也逐渐的朝地下空间发展。然而地下停车场的照明又给社会增添了新的烦恼。为此，提供一个合理的地下照明系统是时代发展的迫切要求。本设计采用LED灯具作为系统的照明光源，采用太阳能光伏发电与市电交互为LED灯具供电的方式提供供电电源。使用节能灯具减少了能源的浪费，利用太阳能发电供电，减少了火力发电等造成的大气污染的问题。本设计采用单片机AT89S51作为系统的主控制单元，重点设计了太阳能发电系统最大功率点跟踪控制电路的设计。并且通过采集太阳能发电系统蓄电池及太阳能电池板两端的电压，实现火电与太阳能发电两种供电方式的自动切换。并对太阳能发电系统中，太阳能电池在工作时，随着日照强度、环境温度的不同，输出功率不同的问题，为了提高发电系统效率，单片机通过采样电压和电流，通过对功率的计算，实现对太阳能电池的最大功率点的跟踪，确保充分的利用太阳能。本系统智能化的完成了以太阳能发电、LED为灯具的照明系统的设计，经济、实用。关键字：能源；太阳能光伏发电；LED照明；DC-DC；MPPT；单片机AT89S51ABSTRACTInthistechnologicaleraofrapiddevelopment,energyisthedrivingforceofhumaneconomicandculturalactivities.Witheconomicdevelopment,populationgrowthandsocialimprovementoflivingstandards,thefutureworldenergyconsumptionwillcontinuetogrow,thetotalconsumptionoffossilfuelsintheworldonedaywillreachthelimit.Thedevelopmentandutilizationofrenewableenergyandgreenenergyinordertoachievesustainabledevelopmentofmankindmusttakemeasures.Fromtheenergysupplyofmanyfactorstoconsider,solargreenenergyisundoubtedlytheidealofsustainabledevelopmentstrategy.Withthecontinuousdevelopmentofthecity,therapidpopulationincrease,percapitanumberofvehiclesincreases,moreandmoresevereparkingproblems.Thedevelopmentofparkinglotgraduallytowardtheundergroundspace.However,theundergroundcarparklightinggavethecommunityhasaddedanewworry.Tothisend,anundergroundlightingsystemisanurgentrequirementofthetimes.ThisdesignusesLEDlightingasthelightingsystem,solarphotovoltaicpowergenerationandelectricityinteracttoprovideapowersupplyforLEDlampspowered.Useofenergysavinglampstoreduceenergywaste,theuseofsolarpowergenerationanddistribution,toreduceatmosphericpollutioncausedbythethermalpowerandotherissues.ThisdesignusesamicrocontrollerAT89S51asthemaincontrolunit,focusedonthedesignofasolarpowersystemmaximumpowerpointtrackingcontrolcircuitdesign.Andbycollectingsolarpowersystembatteryandthevoltageacrossthesolarpanels,thermalpowerandsolarpowertwokindsofpowersupplyautomaticallyswitches.Andsolarpowersystems,solarcellsatwork,withthesunlightintensity,environmentaltemperature,outputpower,inordertoimprovetheefficiencyofpowergenerationsystems,microcontrollerbysamplingthevoltageandcurrentthroughthecalculationofthepowertoachievethesolarcellmaximumpowerpointtrackingtoensurefulluseofsolarenergy.Thisintelligentcompletionofthedesignoflightingsystems,solarpower,LEDlamps,economicalandpractical.Keywords:Energy;solarphotovoltaic;LEDlighting;theDC-DC;theMPPT;icrocontrollerAT89S51目录第1章光伏发电和LED照明概述........................................................................................11.1光伏发电的背景及意义...............................................................................................11.2光伏发电的国内外现状及发展...................................................................................11.2.1光伏发电的历史.................................................................................................21.2.2国外光伏发电技术的现状与前景.....................................................................21.2.3我国太阳能光伏发电的现状与前景.................................................................31.2.4光伏发电的未来趋势.........................................................................................41.2.5光伏发电系统的基本工作原理.........................................................................41.2.6独立太阳能光伏发电系统的组成.....................................................................51.3LED照明......................................................................................................................61.3.1LED（LightingEmittingDiode）照明定义......................................................61.3.2LED照明原理....................................................................................................61.3.3LED照明适用范围............................................................................................61.3.4LED照明的现状及发展前景............................................................................6第2章MPPT控制部分与DC/DC变换................................................................................82.1最大功率点跟踪原理...................................................................................................82.2最大功率点跟踪的算法...............................................................................................92.2.1恒压跟踪法.........................................................................................................92.2.2扰动观察法...............................