太陽能路燈系統(tǒng)

1、指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師 組員分工組員分工 目錄目錄一、設(shè)計內(nèi)容一、設(shè)計內(nèi)容二、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)二、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)三、設(shè)計過程三、設(shè)計過程設(shè)計內(nèi)容太陽能是取之不盡，用之不竭，清潔無污染并可再生的綠色環(huán)保能源。利用太陽能發(fā)電，無可比擬的清潔性、高度的安全性、能源的相對廣泛性和充足性、長壽命以及免維護性等其他常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點，光伏能源被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最重要的新能源。 本次選擇的太陽能路燈系統(tǒng)的設(shè)計課題是為應(yīng)用電子技術(shù)實訓(xùn)基地門前的路段設(shè)計一個由太陽能電池板與待選用燈具等組成的一個太陽能路燈系統(tǒng)在晚上提供照明，解決實訓(xùn)基地道路夜晚照明不足的問題，提供可行可行性分析與參數(shù)。2022-4-30 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 太陽

2、能路燈系統(tǒng)構(gòu)成圖太陽能路燈系統(tǒng)構(gòu)成圖設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)太陽能系統(tǒng)設(shè)計所需參數(shù)：1、系統(tǒng)發(fā)電量的估算：總發(fā)電量（kWh）=光伏電池的有效面積（平方米）*年平均太陽光總輻射強度（w/平方米）*峰值日照時數(shù)（小時）*組件效率（硅電池一般可取15%）*系統(tǒng)效率（一般可取75%）；2、泉州的經(jīng)緯度約為(118.5E, 25N)與實訓(xùn)基地朝向；3、泉州本地峰值日照時間；4、單個蓄電池容量； 5、負(fù)載（燈具）功率與額定電壓； 6、太陽能電池板的額定電壓、功率； 7、組件功率=負(fù)載每日耗電量/（峰值日照時間*0.58） 8、太陽能電池方陣通常面向赤道放置，傾角不同造成各個月份方陣面接受的太陽輻射量差 別很大。所以需要對

3、當(dāng)?shù)氐奶柲茈姵匕宓膬A角進行計算，以便獲得最大效益。設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 福建地區(qū)的太陽能相關(guān)參數(shù)表福建地區(qū)的太陽能相關(guān)參數(shù)表區(qū)域城市安裝角度（度）峰值日照時數(shù)h/day年有效利用小時數(shù)（h）福建省福州173.541020.76莆田163.591035.18南平184.171202.42廈門173.891121.68泉州173.921130.33漳州183.871115.91三明183.921130.33龍巖203.921130.33寧德183.621043.83設(shè)計過程 一 、實訓(xùn)基地的3D模型建立DIAlux軟件模擬3D實訓(xùn)基地效果圖設(shè)計過程 二 、燈光模擬采用三雄極光公司的LED燈，數(shù)據(jù)如下： 設(shè)計

4、過程 二、燈光模擬DIAlux軟件燈光模擬效果圖如下：設(shè)計過程 二、燈光模擬照度分析結(jié)果：設(shè)計過程 三、太陽能路燈系統(tǒng)的設(shè)計1、蓄電池：陰雨天3天：蓄電池容量=2A（兩盞LED燈所需電流）x10H(夜間燈亮?xí)r長)x3（陰雨天條件下系統(tǒng)自持能力至少3天）=60AH。陰雨天1天：蓄電池容量=2A（兩盞LED燈所需電流）x10H(夜間燈亮?xí)r長)x3（陰雨天條件下系統(tǒng)自持能力至少1天）=20AH。一般情況下，陰雨天至少3天，因此，我們設(shè)計使用12V70AH膠體蓄電池，但實驗室只有12V17AH的蓄電池，勉強達到1天陰雨天要求。2、太陽能電池板：經(jīng)過計算，設(shè)計總功率為120W，電流輸出大于等于0.75A

5、，小于10A，電壓輸出大于等于12V，小于41V，目的是匹配控制器。實驗室有10w和100w兩種規(guī)格的電池板。 3、控制器功能：控制器現(xiàn)行功能多樣化，最基本的要求是能實現(xiàn)過充保護和的欠壓保護，并保證協(xié)調(diào)直流負(fù)載、光伏組件與蓄電池間的充放電。設(shè)計過程 三、太陽能路燈系統(tǒng)的設(shè)計我們采用太陽能電池分析儀PROVA-200與照度計對10w與100w太陽能電池板進行分析，結(jié)果如下：設(shè)計過程 三、太陽能路燈系統(tǒng)的設(shè)計我們采用太陽能電池分析儀PROVA-200與照度計對太陽能電池板進行分析，結(jié)果如下：規(guī)格100w10w光伏組件面積0.680m20.075m2光伏組件效率16.18%14.86%光伏組件開路電

6、壓21.68V21.71V光伏組件短接電流6.129A0.5348A光伏組件最大功率110w8.484W最大輸出電流18.70V17.74V最大輸出電壓5.884A0.4777A實驗室僅能提供12V17AH的蓄電池，故選用10w太陽能電池板。 設(shè)計過程 三、太陽能路燈系統(tǒng)的設(shè)計控制器設(shè)計過程 四、太陽能路燈系統(tǒng)的安裝與測試選用低電量的膠體蓄電池是為了：（1）檢測在低電量下，太陽能路燈控制器是否有報警提示；（2）在太陽能電池板的一段時間充電后，膠體蓄電池是否有充電到設(shè)定電壓，實現(xiàn)該系統(tǒng)的充電功能。效果圖如下：設(shè)計過程 四、太陽能路燈系統(tǒng)的安裝與測試選用低電量的膠體蓄電池是為了：（1）檢測在低電量

7、下，太陽能路燈控制器是否有報警提示；（2）在太陽能電池板的一段時間充電后，膠體蓄電池是否有充電到設(shè)定電壓，實現(xiàn)該系統(tǒng)的充電功能。效果圖如下：設(shè)計過程 四、太陽能路燈系統(tǒng)的安裝與測試：安裝完成后，我們對系統(tǒng)進行了相對應(yīng)的測試。此時地面照度57900lux（圖4.14）太陽能電池板面向南面擺放；蓄電池先不接入光伏控制器，用萬用表測得此時蓄電池電壓為11.45V，處于欠壓狀態(tài)，將蓄電池接入光伏控制器當(dāng)中，光伏控制器中的低電量警報燈閃爍，證明控制器欠壓保護模塊工作正常；接入光伏組件，控制器的光伏組件模塊燈亮起，光伏組件開始對蓄電池進行充電，每十分鐘對蓄電池進行電壓測量，結(jié)果如下：設(shè)計過程 四、太陽能路

8、燈系統(tǒng)的安裝與測試：此時，控制器上欠壓保護電路燈停止閃爍，轉(zhuǎn)為常亮，顯示電池電量正常。由于是在白天進行測試，出于對設(shè)備的考慮，我們經(jīng)過討論，決定轉(zhuǎn)換控制器工作模式，讓燈具亮起，測試控制器放電過程。利用控制器上的模式選擇按鈕，我們將模式轉(zhuǎn)換為手動模式，即按動按鈕，LED燈亮起，再次按動按鈕，LED燈熄滅。經(jīng)過測試，整個系統(tǒng)在實現(xiàn)充電、放電、電路保護等方面功能正常。設(shè)計過程 五、實用性分析在多日的實驗與數(shù)據(jù)探究之后，黎明大學(xué)應(yīng)用電子實訓(xùn)基地地理位置優(yōu)越，日照時間充足，日照平均時長達到3.92h；擁有大面積頂棚，安裝條件便利；擁有較為先進的安裝測試儀器，對系統(tǒng)的日常維護檢修起到巨大幫助。在對10W太陽能路燈系統(tǒng)的探究中，利用現(xiàn)有實驗室設(shè)備與器材組建了滿足一天陰雨天要求的路燈系統(tǒng)，系統(tǒng)工作正常，實現(xiàn)了對蓄電池的充放電和對整個電路的保護，安全可靠。所以通過以上模擬、計算和測試，在實訓(xùn)基地建立一套100W太陽能路燈系統(tǒng)是可以實現(xiàn)的。通過計算，完全符合應(yīng)用電子實訓(xùn)基地要求的太陽能路燈系統(tǒng)清單如下：1、燈具：根據(jù)上述DIAlux模擬結(jié)果，使用10w單頭LED燈，電壓匹配12V，并配有燈桿、方便實用；2、電池板：利用學(xué)?，F(xiàn)有的100w太陽能電池板；3、蓄電池：