太阳能路灯控制器的研究开题报告

毕业论文开题报告太阳能路灯控制器的研究系 别 冶金与材料工程系专 业 光伏发电技术及应用学生姓名 姬学强指导教师 任 磊2017 年 9 月 30 日开题报告填写要求1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、专家组及系主任审查后生效；2．开题报告必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式、打印，禁止打印在其它纸上后剪贴；3．工程设计与软件开发类的开题报告应包括以下内容（ 1）主要任务以及主要技术经济指标；（ 2）设计的国内外现状和发展趋势；（ 3）研究路线与关键技术；（ 4）实验条件；（ 5）进度计划；（ 6）参考文献等；4．科研论文类的开题报告应包括以下内容（ 1）研究的目的；（ 2）研究的国内外现状和发展趋势；（ 3）主要研究内容与关键问题；（ 4）拟采用的研究手段；（ 5）进度计划；（ 6）参考文献等；5．开题报告的撰写应符合科技文献规范，且不少于 2000 字；参考文献应不少于 15 篇，包括科技期刊、教科书、专著等。毕业论文开题报告课题题目 太阳能路灯控制器的研究课题类型 研究性问题论文 课题来源 学生自拟成果形式 论文 同组同学 无一、研究的目的寻求绿色替代能源，实现可持续发展已成为世界各国面临的共同课题，太阳能光伏发电不排放 CO2和 SO2 等污染性气体，也没有常规发电的噪音、固体废物和其他污染，是当前最重要的可再生能源之一。随着太阳能发电技术的不断发展，太阳能路灯以环保、节能、安全等优势成为城市道路照明行业的新宠，市场潜力巨大。而太阳能路灯中最为核心的就是控制系统，控制器通过微处理器控制和显示的智能充放电控制器。低损耗、寿命长的元器件，保证其性能可靠，正常工作，减少系统的维护成本，特别是大大减少蓄电池的维护成本。通过对太阳能电池板的输出特性、蓄电池的充放电特性以及大功率 LED路灯驱动电路的研究，设计一种太阳能路灯控制器。控制器是以单片机为核心，以 DC/DC 变换电路为硬件基础，以 PWM 技术为手段调节输出电压和电流， 采用 MPPT算法以及蓄电池充放电控制算法， 极大突显了太阳能 LED路灯系统的环保节能优势及应用前景。由太阳能路灯控制器通过光电传感器来检测白天和黑夜，如果是白天则调用通用管理模块来给蓄电池充电，如果是黑夜，则调用供电管理模块来给负载供电，并实时的检测蓄电池的电压， 防止蓄电池过充或者过放， 对蓄电池有很好的保护作用。控制器是整个太阳能路灯控制系统中最重要的枢纽，设计更先进智能的控制器有利于太阳能路灯的发展和推广。二、国内外研究情况和发展因为太阳能路灯相比较其他行业具有更加光明的前景，所以一定会受到特别的关注，也注定会成为新能源的支柱。尤其是太阳能路灯，肯定会成为未来路灯的发展趋势，相当多的公司已经投入大量的人力和财力对其进行研究。而政府也颁布了一系列政策来支持这方面的研究。1、国外现状在欧洲、日本、美国，并网发电技术已经相对完善。对于控制器的研究主要集中在改进逆变器拓扑结构，优化控制策略，孤岛效应的检测和解决，降低系统能耗，提高系统工作效率的问题上。控制器是整个系统的核心组成部分，负责对储能设备的充电盒对负载的放电任务。2、囯内现状我国很多地方也都在大力发展和普及太阳能路灯产业，其中太阳能路灯在国内的应用首先是从发达的沿海地区开始。上海市大力推广太阳能路灯的使用在上海各地建立了许多风能和光能相结合的路灯系统。而国内的研究机构和相关企业由于技术研发起步较晚。所生产的太阳能路灯控制器只具备最基本的充放电启停控制与管理功能，不能够跟上太阳能行业快速发展的脚步和对智能型太阳能控制器的需求。目前国内生产的太阳能路灯控制器产品都是简易的非智能控制器。有了，我国太阳能相关技术推广。太阳能路灯产品的可靠性，成本，智能化程度以及工作效率都不是很理想，这是目前摆在我们面前的待解决的技术难题。太阳能路灯控制器主要是太阳能电池组、充电管理、电池组、放电管理组成。太阳能电池组是把太阳能转变成电能，通过二极管由充电管理系统对蓄电池组进行充电。二极管的作用是防止蓄电池给太阳能电池板充电。充电管理和供电管理主要是有一块单片机来完成。单片机是主要完成对电池充电过程状态的检测，根据蓄电池的状态来选择充电的方式，以及防止蓄电池过充，放电时，单片机处理蓄电池放电过程的状态检测，当检测到蓄电池电量过低时，立即停止对负载供电，起到保护蓄电池的作用。三、主要研究内容与关键问题太阳能路灯控制器具备充放电控制，过充保护，过放保护，防反接保护以及短路保护等一系列功能，控制器在这个过程中起着枢纽作用，他控制太阳能板对蓄电池的充电，加快蓄电池充电速度，延长蓄电池寿命用太阳能电池板来获取太阳能，转化为电能并储存在蓄电池，然后在蓄电池中的电能不足以供电时，通过单片机的对蓄电池和太阳能电池板的电压监测。分析判断来控制两个继电器的通断情况，从而实现蓄电池电源和市电电源的转换。针对太阳能路灯系统充分利用太阳能电池，对蓄电池保护、路灯工作方式切换等问题，完成算法研究和软件编制，实现了对路灯系统的智能化控制和对蓄电池的科学管理。控制系统原理图 1-2 工作原理在有蓝光时太阳能电池板将太阳能转化为电能，并储存在蓄电池中。蓄电池对路灯进行供电。这个过程中，单片机一直在对蓄电池和太阳能电池板的电压进行采样分析。如果蓄电池电压不足以对路灯进行供电，此时单片机控制的两个继电器将会做出相应的动作，使蓄电池供电转化为市电供电。而市电 220V 是经过变压器降压然后全桥整流、稳压为 7V 的直流电。单片机对采回的样本经内置的 ad 转化器转换为数字信号，并做出相应的分析计算，在太阳能电池板对蓄电池充电的过程中，设置了防反充和过充保护。课题研究关键问题①太阳能路灯控制器的整体设计方案；②如何改善太阳能路灯控制器的充放电方式；③太阳能路灯控制器的电路图设计；④对控制器编写程序使太阳能路灯控制器实现路灯系统能源利用的自动控制，实现路灯亮度的自动调节；市电 变压器整 流稳 压 继电器路灯太 阳 能 电 池板电压采样单片机蓄 电 池 电压 采 样蓄电池继电器稳压太阳能电池板反 充保 护稳 压 及 过充 保 护⑤通过功率或者电流的比较来确定最大功率点从而使太阳能电池板保持在最大功率下工作。四、拟采用的研究手段通过具体的控制系统的研究，掌握微机控制系统设计的一般方法和处理问题的基本思路，掌握一些常用的技术手段，在实践中积累设计经验，通过理论学习、资料查询、完成软、硬件的设计以及系统调试等环节。五、进度计划工作阶段 时间安排 阶段性目标及工作要点选题阶段 8 月初 选择与专业相关的课题整理阶段 8 月中至 9 月初 理顺写作思路收集阶段 9 月初到 9 月末 收集论文论点所需要的理论支持材料写作阶段 10 月初至 11 月中 完成论文的纂写和修改收尾阶段 11 月中到 12 月末 把论文按格式装订好，准备论文答辩六、参考文献[1] 康华光， 等 .电子技术基础 （第五版） ［ M］ . 北京； 高等教育出版社 ,2008 [2] 黄 汉 云 ， 等 ． 太 阳 能 光 伏 发 电 应 用 原 理 [M] ． 北 京 ； 电 子 工 业 出 版 社 ， 2009 [3] 付 新 春 ， 等 . 光 伏 发 电 系 统 的 运 行 与 维 护 北 京 ； 北 京 大 学 出 版 社 ， 2015 [4] 李钟实 . 太阳能光伏发电系统设计施工与应用［ M］．北京；人民邮电出版社， 2012 [5] 黄汉云 .太阳能光伏照明技术与应用 ［ M］ ． 北京； 化学工业出版社， 2009 [6] 杨贵恒 , 等 . 太阳能光伏发电系统及其应用［ M］．北京；化学工业出版社， 2013 [7] 秦鸣峰 . 蓄电池的试用与维护，［ M］ .2 版，北京；化学工业出版社，2011 [8] 石生 . 电路基本分析， 4 版．北京；高等教育出版社， 2014 [9] 陈育明 . 太阳能 LED照明系统，第 1 版，北京；化学工业出版社， 2011 [10] 吴财福 , 等 . 太阳能光伏并网发电及照明系统，科学出版社， 2009 [11] 李宏仲 , 等 . 电力系统，机械工业出版社， 2016 [12] 福多佳子 . 照明设计，中国青年出版社， 2015 [13] 谭建成 . 新编电机控制专用集成电路与应用［ M］ . 北京 ; 机械工业出版社， 2011 [14] 王长贵 . 太阳能光伏发电实用技术［ M］ . 北京；化学工业出版社， 2005 [15] 北京照明学会照明设计专业委员会 . 照明设计手册［ M］ . 北京；中国电力出版社， 2013 指导教师意见（课题难度是否适中、工作量是否饱满、进度安排是否合理、工作条件是否具备等）指导教师签名年 月 日专家组及系里意见（选题是否适宜、各项内容是否达到毕业设计（论文）大纲要求、整改意见等）专家组成员签字 教学主任（签章）年 月 日