本文關(guān)鍵詞：PV-LED公路隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,公路隧道數(shù)量和里程的不斷攀升,隧道照明能耗過大的問題越來越受到人們的關(guān)注。而采用光伏照明是解決該問題的主要方法之一。通常光伏照明系統(tǒng)會(huì)由于負(fù)載的需求而使用逆變器,但隨之會(huì)增加能量損耗和系統(tǒng)成本。近年來,LED光源在技術(shù)上取得了重大突破,使光伏照明系統(tǒng)能夠摒棄逆變器,實(shí)現(xiàn)光伏組件直接驅(qū)動(dòng)LED光源。本文在陜西省工業(yè)領(lǐng)域重大科技成果產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目支持下完成。針對(duì)隧道照明能耗大的難題,結(jié)合光伏電源與LED光源直流特性相匹配的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套PV-LED (Photovoltaic-Light Emitting Diode,光伏發(fā)電直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管)公路隧道照明系統(tǒng)。全文工作可總結(jié)為以下五個(gè)方面：(1) PV-LED隧道照明系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)在隧道進(jìn)出口段,設(shè)計(jì)了光伏組件直接驅(qū)動(dòng)LED光源的加強(qiáng)照明方案,可使加強(qiáng)照明的亮度與隧道外太陽光照強(qiáng)度同步變化,有效解決了“黑洞”和“白洞”問題。且無需使用蓄電池和逆變器,大幅降低了一次性投入成本和使用成本。另外,為滿足基本照明24小時(shí)連續(xù)工作的要求,設(shè)計(jì)了基本照明方案,即光伏組件白天直接給LED供電,同時(shí)將多余電量?jī)?chǔ)存至蓄電池中,以備陰天和夜晚給LED供電。該總體方案實(shí)現(xiàn)了隧道照明的全覆蓋,尤其使得大量處于偏遠(yuǎn)山區(qū)無市電的隧道也能實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)照明和基本照明。(2)蓄電池充電控制器設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)某潆姺绞綍?huì)嚴(yán)重影響蓄電池的使用壽命,故采用了一種融合最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking, MPPT)充電、恒壓充電和浮充電三個(gè)階段的智能充電方法。通過分析現(xiàn)有MPPT算法的原理和優(yōu)缺點(diǎn),提出了切線式電導(dǎo)增量算法,有效解決了傳統(tǒng)電導(dǎo)增量算法對(duì)光伏組件最大功率點(diǎn)跟蹤時(shí)電壓變化步長(zhǎng)選取困難的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所采用的智能充電方法控制效果良好,優(yōu)于傳統(tǒng)充電方法。(3)LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)為滿足LED基本照明燈組亮度不變的工作要求,設(shè)計(jì)了基于SMD802的LED恒流驅(qū)動(dòng)電路。在此基礎(chǔ)上,提出了一種基于輕載態(tài)延長(zhǎng)LED使用壽命的方法,通過從熱源減少熱量的產(chǎn)生,進(jìn)而降低結(jié)溫,延長(zhǎng)其使用壽命。實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)表明,該方法可使LED壽命約延長(zhǎng)至1.2倍。(4)太陽能單軸跟蹤器設(shè)計(jì)處于懸崖峭壁中的隧道,因安裝光伏組件的空間面積十分有限,無法滿足照明功率的要求。針對(duì)此情況,設(shè)計(jì)了一種太陽能單軸跟蹤器。通過閉環(huán)控制調(diào)整光伏組件的方位角使之對(duì)準(zhǔn)太陽,從而增加光伏組件的輸出功率。(5)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與工程設(shè)計(jì)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知,該系統(tǒng)既能保證基本照明全天候工作,又能滿足加強(qiáng)照明與隧道外亮度同步變化的技術(shù)要求,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。并且結(jié)合某隧道具體情況,對(duì)系統(tǒng)中各組件參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析與計(jì)算,對(duì)實(shí)際應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。PV-LED隧道照明系統(tǒng)在隧道照明技術(shù)要求的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),不但實(shí)現(xiàn)了隧道照明的全覆蓋,而且有效提高了太陽能利用率,為太陽能在隧道照明領(lǐng)域更大范圍地推廣應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：隧道照明 PV-LED 智能充電 輕載降溫 單軸跟蹤
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U453.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 課題背景與意義10-12
• 1.2 公路隧道照明國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 發(fā)展趨勢(shì)14-15
• 1.3 本文主要工作及內(nèi)容安排15-16
• 2 PV-LED隧道照明系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)16-20
• 2.1 公路隧道照明簡(jiǎn)介16-17
• 2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)17-18
• 2.3 系統(tǒng)能流分析18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 3 蓄電池充電控制器設(shè)計(jì)20-40
• 3.1 充電策略研究20-23
• 3.2 最大功率點(diǎn)跟蹤23-28
• 3.2.1 最大功率點(diǎn)跟蹤原理23-25
• 3.2.2 改進(jìn)型最大功率點(diǎn)跟蹤算法25-28
• 3.3 硬件電路設(shè)計(jì)28-34
• 3.4 軟件程序設(shè)計(jì)34-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 LED驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)40-48
• 4.1 LED恒流驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)40-42
• 4.2 延長(zhǎng)LED使用壽命新方法42-47
• 4.2.1 技術(shù)背景42
• 4.2.2 應(yīng)用方法42-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 5 太陽能單軸跟蹤器設(shè)計(jì)48-59
• 5.1 追口跟蹤原理48-49
• 5.2 追日跟蹤方式選擇49-51
• 5.3 硬件電路設(shè)計(jì)51-55
• 5.4 軟件程序設(shè)計(jì)55-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 6 PV-LED隧道照明系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試及工程設(shè)計(jì)59-68
• 6.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析59-62
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試59-60
• 6.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析60-62
• 6.2 工程設(shè)計(jì)62-67
• 6.2.1 隧道各路段分析62-64
• 6.2.2 燈具排布64-65
• 6.2.3 各組件參數(shù)分析與計(jì)算65-67
• 6.3 本章小結(jié)67-68
• 7 總結(jié)與展望68-70
• 7.1 全文總結(jié)68-69
• 7.2 工作展望69-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄及申報(bào)專利76
• 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目76-78

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