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光风互补大功率led路灯驱动电路设计-学位论文.doc
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1、图书分类号:密 级:毕业设计(论文)风、光互补大功率LED路灯驱动电源设计The Design of Wind hybrid power LED street lamp driver power supply 学生姓名学院名称数学与物理科学学院专业名称应用物理学指导教师年月日 工程学院毕业设计(论文) 工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结
2、果由本人承担。论文作者签名: 日期: 年 月 日 工程学院学位论文版权协议书本人完全了解 工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归 工程学院所拥有。 工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝,允许论文被查阅和借阅。 工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容,可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日摘要 路灯是我们生活中最常见的室外照明设备,它给我们在夜晚的活动带
3、来便利,同时各式各样的路灯也使我们的夜晚生活得以多姿多彩。同时路灯也是高消耗电力的产品,并且路灯要求输电线路路长,输电线长之后带来的损耗也很大,尤其是一些偏远地区,以及电力匮乏的地区,建好长距离输电线更是要花费很大成本,线损巨大。正因为是这样,所以我们国家大多数城镇郊区还有很多偏僻的地方以及不方便架设电网的地方如山区公路,隧道都由于这些限制无法安装路灯照明,随之而来的就会影响到我们的日常生活还有的公共交通安全,并且这样的条件也不利于当地经济的发展提高。而风、光互补大功率LED路灯是一种基于风光互补发电系统的新能源高效技能绿色照明产品。它是由太阳能电池板、风力发电机、控制器、蓄电池、驱动器、大功
4、率LED等组成的自给自足的绿色照明系统。风光互补大功率LED路灯它是有系统控制器, 还有风力发电机、太阳能电池板模块把风能和太阳能转化为电能并将转化过来的电能储存在治理蓄电池经过驱动电源驱动大功率LED路灯正常工作。但是我们要了解到的是所有LED包括路灯照明所用的大功率LED都用的是直流电压来驱动的,且由于大功率LED特殊的非线性电学、光学以及热学特性,要保证其稳定工作,则必须还要有恒定的电流供其正常工作。所以一般家电以及普通路灯所用的交流市电不能够直接用来驱动大功率LED正常工作。而一般的直流电源、稳压电源必须重新改造保证其稳定的电流输出其才能适用于驱动大功率LED。本文首先分析了风、光互补
5、路灯发展的前景以及发展环境,详尽得分析了大功率LED的各项特性。并且根据大功率LED路灯的工作要求,以及确保大功率LED正常工作的技术指标,参照现今比较常见且成本较低的驱动电源电路进行分析改进,完成了两套可行的大功率LED路灯可用的驱动电路,两套电路相互补充解决了风、光互补大功率LED路灯驱动电源要求的DC/DC升压,恒流输出、工作效率效率、功率因数、过热保护等设计要素。关键词 风光互补;大功率LED路灯;驱动电路:直流升压AbstractStreet lights We live in the most common outdoor lighting, and facilitate the
6、activities of the night, it gives us all kinds of street lights to make our night life to be colorful.Street lamps consume electricity products, and street light requirements of the transmission line is a long road, brought after the transmission line length is also a great loss, especially in some
7、remote areas, as well as electricity shortage areas, and set up long-distance transmission lines to not cost a huge line losses. Because it is so, so most of our country the outskirts of town there are many remote areas, as well as inconvenient erection grid, such as mountain roads, tunnels Because
8、of these limitations can not install street lighting, the attendant will affect our The everyday life theres public transport safety, and such conditions are not conducive to the development and improvement of the local economy. But the wind hybrid power LED street lamp is based on wind and solar po
9、wer generation systems, new energy efficient skills of green lighting products. It is composed of solar panels, wind generator, controller, batteries, drives, high-power LED and other self-sufficient green lighting system. Wind and solar power LED street lamp it is a system controller, wind turbines
10、, solar panels module wind and solar energy into electrical energy transformed into electrical energy and stored in the governance battery after the drive power-driven high-power LED lights work properly . But we need to understand that all LED including street lighting, high power LED is driven by
11、the DC voltage, and high-power LED is a special non-linear electrical, optical and thermal characteristics, to ensure its stability , you must also have constant current for normal work. The AC power used by the general household appliances and street lights can not be directly used to drive high po
12、wer LED. The DC power supply, power supply must be reinvented to ensure stable current output in order to apply for driving high-power LED. This paper first analyzes the wind hybrid street light development prospects and the development environment, a detailed analysis of the characteristics of high
13、 power LED. And in accordance with the requirements of high-power LED lights, and ensure the normal work of the high-power LED indicators, with reference to the more common and less expensive drive power circuit analysis and improvement, and complete sets of feasible power LED street lamp driver ava
14、ilable circuit, two sets of circuits complement each other to solve the wind, and hybrid power LED street lamp drive power requirements of the DC / DC voltage, constant current output, the efficiency of the work efficiency, power factor, overheating protection design elements.Keywords wind and solar
15、; high-power LED street lights; drive circuit: dc boost 目 录1 绪论111 风光互补发电系统及其应用在路灯上的特性及优势11.1.1太阳能和风能的介绍11.1.2 太阳能和风能的互补性11.1.2 风光互补大功率LED路灯212 大功率LED驱动电路相关情况介绍4121白光LED的技术概况4122 白光LED的特色41.2.3 照明用白光LED51.2.4 大功率白光照明LED的电学、光学特性以及热学特性51.3 课题主要研究的大功率LED驱动的基本情况以及注意事项112 DC-DC转换电路的原理和控制策略分析1321 DC-DC转换电
16、路两种电路结构的分析13211降压型(Buck)的工作原理13212升压型(Boost)变换器143本设计采用的驱动芯片以及驱动模块183.1 基于MC34063的DC/DC升压大功率LED驱动电路183.1.1 MC34063集成电路芯片的简介183.1.2 基于MC34063集成芯片的大功率LED驱动电路的设计193.1.2 AMC3202+A705 大功率LED路灯驱动电路设计214系统的印刷电路板(PCB)设计244.1 Protel DXP 软件简介244.2大功率LED驱动电源的PCB设计24结论29参考文献31附录32附录132附录232321 绪论11 风光互补发电系统及其应用
17、在路灯上的特性及优势1.1.1太阳能和风能的介绍 太阳能和风能都是我们日常可以感觉到的,祖先早已学会利用风能带动风车驱动帆船,利用和太阳能生火煮饭。如今电器时代,新的科学技术已经可以将太阳能和风能转化为电能为我们服务。在众多新能源领域中,风力发电和太阳能发电的开发和利用被受当其冲优先展,随着传统能源的逐渐枯竭,以及基于核能源安全性的考虑,太阳能和风能是线如今大力大战的重点,它们的诸多优点可以说是百利而无一害的。最重要的就是它的零污染和可再生性,是任何传统能源都无法比拟的。 然而单独地利用风能和太阳能由于各种客观条件的制约,它都是不稳定的。但将两者结合起来却是能得到很好的互补效果,一般情况下我国
18、的黑白天的天气特点是白天的太阳光照度较强,夜间无太阳但是风力资源丰富;按我国的季节来分夏天和秋天日照强度普遍较高、但是风力相对较弱相反的冬天和春天风较大、日照相对较弱。而将两者结合起来的风光互补发电系统以及其应用则是充分利用了两者的优点,取长补短,实现了真正的互补性。具体地将在下一节具体分析讲解。 随着太阳能发电技术和风力发电技术的不断发展并日渐趋于稳定,且在各种产品上都得到了应用。近年来,由于风光互补系统的应用具有诸多单一发电系统不具备的优点,因此该系统应得到大力推广和应用。风光互补发电系统正在一步步被大众所认识并接受。同时这也将促进了我国乃至全世界的环保工作,促进了绿色社会美好环境的进一步
19、实现。同时随着科技的发展材料造价的较低,再加上国家政策的扶持,风光互补系统的成本将会得到大幅度的降低。当其成本降低到民用范围都可以接受的情况,相信风光互补这一绿色的新能源将会得到更大范围的应用。相信有一天全世界使用上风光互补这样的绿色的能源也绝不是空想。1.1.2 太阳能和风能的互补性 风光互补发电系统是一种取长补短的最优化新能源系统。且相关技术已经越来越趋于成熟,生产已经实现规模化且相关产品已经得到广泛应用,如风光互补大功率LED照明方面就是对风光互补发现系统很好的应用。但是单独分开来看风能和天阳能都有它的局限性,首先是风力发电,在地域上只适用于风力资源丰富的地区,且风机成本较高,成本造价高
20、。同样太阳能发电,只适用于日照丰富的地区,且受天气的影响大,阴天下雨则不能正常发电。这些缺点都制约了其在产品方面的实现和应用。而将两者整合起来的发电技术正是达到了两者互补的目的,在各个方面都达到了最优化的整合配置。充分利用并使用绿色能源造福人类。将两者结合功能与应用于用电产品上,大大提高了其适用的范围,将新能源的应用又向前推进了一步。所谓风光互补,简而言之,是指将风力发电和光伏发电组合起来构成发电系统。在新能源领域的研究者和投资者看来,利用太阳能电池将太阳能转换成电能的光伏发电系统,虽然清洁,但造价相对高,且受日照时间影响;而风电系统虽然系统造价低,运行维护成本低,但质量可靠性爷相对较差。将两
21、者相结合,且能互补所短,各扬所长。但是,风光互补发电的技术并不是说硬性的将太阳能发电和风能放在一起发电就是风光互补了。因为他们之间还关系到系统的技术处理和相关系统控制。其间还涉及一系列复杂的技术数据与工艺流程。在风光互补发电技术的推广应用中,竞争的关键是综合配置能力。寻找最佳匹配法案需做大量的研究工作,反复推算、演示,进行市场摸排,选配组件、组装等,以构成最佳匹配的方案,实现风能和太阳能的无缝对接,因此在有太阳光照的时候通过太阳能电池将光能转换为电能,在风较大的时候利用风带动风力发电机机发电,在即无光照也无风的时候,依然还可以通过蓄电池的储备电源驱动负载正常工作。 风能、太阳能都是无污染的、可
22、再生能源,中小型风电和太阳能光电系统在我国已得到初步应用。这两种发电方式各有其优点,但两者都有其不可避免的局限性如他的不稳定性,以及不连续性,用于无电网地区,必须装配有大容量的储电设施设备,或者采用多种能源相互补充的方案,以确保稳定可靠的供电。如之前所说的太阳能与风能不管时间上和在地域上都有很强的互相补充的特点,我国的季节特点一般是冬天风较大,太阳的辐射强度比较小;夏天的风比较小,太阳的照度辐射光强度比较大,在季节上可以相互补充利用。风光互补发电的应用方向,不应以联网发电为主,它是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电用户地区及海岛。正如本课题研究的大功率LED路灯,它就是不依赖于电网
23、的限制,利用风能太阳能的互补发电系统,加上蓄电池的储电。可以广泛应用于电网难以架设或者架设成本过高的偏远地区或是山区、隧道、高速公路等地。 1.1.2 风光互补大功率LED路灯1.1.2.1 风光互补大功率LED路灯的技术优势风光互补大功率LED路灯是将风光互补发电系统以及大功率LED照明系统结合起来的照明方面的应用。风光互补发电系统的技术有点我们在上一节已经进行了详尽的阐述,我们已经了解很多。对于本课题要实现的大功率LED驱动驱动的大功率LED照明产品,它的优势也是很突出的。大功率LED用于照明它的效率要高出传统照明产品一个档次,它只需要较低的直流电压驱动,很多时候在36V直流的安全电压以下
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