大功率太阳能LED路灯控制器设计

1、国家级大学生创新创业训练计划项目申报表推 荐 学 校 郑 州 轻 工 业 学 院项 目 名 称 大功率太阳能LED路灯控制器设计项 目 类 型 创新训练项目创业训练项目创业实践项目 所属一级学科名称 电 气 工 程 所属二级学科名称 电 力 电 子 与 电 力 传 动项 目 负 责 人 杨 朝 勋申 报 日 期 2012年3月17日 二一二年三月项目名称大功率太阳能LED路灯控制器设计项目类型（）创新训练项目 （）创业训练项目 （）创业实践项目项目实施时间起始时间： 2012 年3 月 完成时间：2013 年 7 月申请人或申请团队姓名年级所在院系/专业联系电话E-mail主持人杨朝勋09级电

2、气信息工程学院/电气自动化15838364485573039066吴洋09级电气信息工程学院/电气自动化15978417296915824064成 员屈鹏09级电气信息工程学院/电气自动化15225090680625119281指导教师姓名吴振军研究方向电力电子技术年龄41专业技术职务副教授主要成果参与国家863计划项目“电动汽车总线系统抗电磁干扰能力研究”和“电动汽车总线系统技术研究”，已通过国家验收；主持郑州市科技攻关项目太阳能LED路灯照明的电源驱动与控制系统研究（已鉴定，国内领先），参与河南省科技厅科技攻关项目基于ZigBee的机动车尾气在线监测系统（已鉴定，国内领先），参与企业横向项

3、目车速里程表与出租车计价器检定仪（已鉴定，国内领先），完成企业横向项目PXI脉冲卡技术开发；目前在研河南省基础与前沿项目1项，已授权发明专利2项；发表学术论文20余篇，其中SCI 检索1篇，EI检索8篇。参译著作1部，参编教材1部。一、项目实施的目的、意义随着经济和社会的发展，节能减排工作的深入，中国城市化建设进程的加快，作为城市基础设施和城市景观之一的路灯建设和管理，越来越引起政府各部门的高度重视和社会各界的广泛关注。由于太阳能具有无污染、无噪音、取之不尽、用之不竭的优点，LED灯又具有长寿命、节能环保的优点，因此，太阳能光伏发电技术与大功率LED照明技术相结合，构成绿色照明系统越来越受到政

4、府和科研人员的关注，各种太阳能LED路灯控制器也相继被开发出来。我国的路灯总数超过1亿盏，只要其中的6000万盏改成太阳能路灯，其每年节省的电量就超过一个三峡水电站的发电量，如果把今后每年新增的2000万盏路灯全部改用太阳能路灯，三年下来又是一个三峡水电站。由此可见太阳能路灯的节能效果是非常可观。同时，随着太阳能产业化进程和技术开发的深化，太阳能光伏发电系统的效率、性价比将得到迅速提高。因此，太阳能LED 路灯具有极好的市场前景，而且也是开发可再生能源的一种最佳途径。开发和利用太阳能是远有前景，近有实效的事业。推广太阳能光伏发电技术在LED路灯照明中的应用是一个具有重大意义的课题。二、项目研究

5、内容和拟解决的关键问题研究内容：1、白天如何充分利用太阳能给阀控铅酸式密封蓄电池充电。2、夜晚如何根据大功率LED的特性控制蓄电池放电。拟解决的关键问题：1、将太阳能的最大功率点跟踪（MPPT）技术与蓄电池的多阶段充电方法有机结合起来，提高系统对太阳能的利用率，延长蓄电池寿命。2、将LED的模拟调光与数字调光巧妙结合起来，使并联LED数目可以提前设定，亮度可以分时段调整，从而增强控制器的通用性，有效延缓LED的光衰。3、在电路工作在大电流恶劣的环境下，如何防雷和防电磁干扰，提高控制器的稳定性，延长控制器的寿命。三、项目研究与实施的基础条件指导老师是中科院电工所博士毕业生，具有副教授职称，是电气

6、信息工程学院基础创新实验室负责人，具有指导学生的丰富经验，2011年主持完成相关课题太阳能LED路灯照明的电源驱动与控制系统研究，且已经通过省级签订，获国内领先。本团队成员均来自电气学院电气自动化专业本科生，对电力电子技术有较强的兴趣。大二时，我们系统学过模拟电子技术、数字电子技术、电路等电子类专业基础课程，具备了一定的专业基础知识；自大二下学期起，我们就开始在系里电子创新实验室学习，自学了51单片机、高频电子线路、电力电子技术等课程，现在我们又系统学习了飞思卡尔单片机、控制理论的课程，已经基本完成电磁组的智能车设计，具备初步开发项目的技能。四、项目实施方案本项目拟采用的工作方案如图1所示。图

7、1 系统工作方案图系统包括太阳能电池板组件、电压、电流和温度采集模块、同步Buck及其驱动模块、阀控密封式铅酸蓄电池、LED恒流驱动模块、LED路灯和PIC单片机最小系统模块。太阳能电池组件为系统提供能源，单片机通过采集太阳能电池组件的输出电压来判别是白天还是黑夜，当检测到电池组件的电压高于一定值时，进入白天模式，单片机根据所采集的太阳能电池组件的输出电压、充电电流、蓄电池电压和环境温度等信号，控制同步 Buck工作，实现对太阳能电池组件的最大功率点跟踪、蓄电池的分阶段充电和温度补偿；当检测到太阳能电池组件的输出电压小于一定值时，进入黑夜模式，单片机输出两路PWM控制LED专用恒流驱动芯片LT

8、3755驱动LED路灯工作，根据LED的并联串数，一路PWM经过滤波后通过LT3755的模拟调光方式确定恒流源的输出电流，一路PWM通过LT3755的数字调光方式控制LED工作在全功率或半功率模式。五、学校可以提供的条件1、学校提供实验实训场地；2、学校提供示波器、频率特性测试仪等仪器设备；3、提供项目开发经费；4、老师的支持和指导。六、预期成果1、完成具有较强通用性的大功率太阳能LED路灯控制系统软硬件设计。2、发表科研论文1-2篇。3、研究报告1份。七、经费预算参考资料以及打印复印费约1000元； 大功率LED、太阳能电池、蓄电池、电子元器件费、制板费等约15000元； 发表论文版面费约2500元； 市场调研，车旅、邮费等约1500元；合计：大约20000元。八、导师推荐意见该组学生具有较强的独立思考和创新能力、具备初步科研和动手能力、对科学研究有浓厚兴趣。学生所选项目具有一定的理论意义和学术思想、立论依据充分、研究内容和目标