摘 要

世界发展的过程中，能源需求成为一个炙手可热的社会问题。人们对能源危机和全球变暖的关注度越来越高。中国是世界第二大能源消费国和原油进口国，节能减排的任务尤为艰巨。2011年11月4日，国家正式发布了白炽灯淘汰路线图。这为下一代LED光源带来了广阔的发展空间和市场前景。通过推广节能环保产品，风光互补LED路灯以其独特的优势赢得了人们的关注。当前，LED灯由直流电供电，因此无法使用交流电源直接驱动。必须在两者之间添加电源转换适配器，即LED驱动电源。风光互补系统和LED路灯的结合对LED驱动电路的设计产生了很大的挑战。

本文从设计角度出发，完成了风光互补系统80WLED驱动电源的设计。首先介绍了小功率的风光互补系统的原理，确定了系统驱动电源电路的拓扑结构，然后对风光互补LED照明系统整体进行设计。风光互补能源转换部分，通过buck电路对风力发电机和太阳能光伏板转换的电能进行转换，输送给蓄电池。LED驱动电源部分基于uc3842设计了LED灯的驱动电源电路。此电路可由24v蓄电池供电，通过uc3842控制boost电路的MOS管的开通和关断，达到升压的目的。恒压恒流电路使用芯片ap4310控制，保证输出的稳定性。本次设计利用MATLAB仿真了风光互补能源转换部分，利用saber软件仿真了LED驱动电路部分，验证了设计的正确性，设计达到目标要求。

关键词：风光互补型；LED驱动电路；恒压恒流电路；仿真

Abstract

In the process of world development, energy demand has become a hot social issue. People are paying more and more attention to the energy crisis and global warming. As the world's second largest energy consumer and crude oil importer, China faces a particularly difficult task in energy conservation and emission reduction. On November 4, 2011, the country officially released the road map for the elimination of incandescent lamps. This brings broad development space and market prospect for the next generation LED light source. Through the promotion of energy-saving and environmental protection products, wind-solar complementary LED street lamps have won people's attention with their unique advantages. Currently, LED lights are powered by direct current, so they cannot be driven directly by ac power. A power conversion adapter, or LED driver, must be added between the two. The combination of wind-solar complementary system and LED street lamp poses a great challenge to the design of LED driving circuit.

From the perspective of design, this paper completes the design of the wind-solar complementary system 80WLED drive power supply. Firstly, the principle of the wind-solar complementary system with low power is introduced, and the topological structure of the driving power circuit of the system is determined. Then, the overall design of wind-solar complementary LED lighting system is carried out. In the wind-solar complementary energy conversion part, the energy converted from wind turbine and solar photovoltaic panel is converted by buck circuit and transferred to the battery. The LED driving power circuit is designed based on uc3842. This circuit can be powered by a 24v battery. Uc3842 controls the opening and closing of the MOS tube of the boost circuit to achieve the purpose of boosting the voltage. Constant voltage constant current circuit is controlled by chip ap4310,Ensure the stability of output. In this design, MATLAB was used to simulate the wind-solar complementary energy conversion part, and saber software was used to simulate the LED drive circuit part, so as to verify the correctness of the design and achieve the target requirements.

Key words：Wind-solar complementary;LED drive circuit;Constant pressure constant current; The simulation

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2风光互补发电的国内外研究现状 1

1.3本文的研究目标和内容 2

第2章 风光互补LED照明系统原理 4

2.1太阳能发电基本原理 4

2.2风力发电的基本原理 4

2.3超级电容原理 5

2.4蓄电池原理 5

2.4.1蓄电池原理 5

2.4.2双向buck/boost变换器 6

2.5LED基本特性 7

2.6LED驱动电源拓补结构 8

2.6.1buck电路 8

2.6.2boost电路 8

2.6.3buck-boost电路 9

第3章 系统整体及设计方案 11

3.1整体系统结构设计 11

3.2风光互补系统的总体结构 11

3.3LED驱动电路设计结构 12

3.4LED驱动电源设计 12

3.4.1LED驱动电源设计 12

3.4.2驱动电源芯片介绍 13

3.4.3驱动电源电路设计 13

3.4.4驱动电源参数计算 14

3.5恒压恒流电路设计 14

3.5.1恒压恒流电路芯片介绍 15

3.5.2恒压恒流电路设计 15

3.6LED驱动电源整体设计 17

第4章 系统的仿真与结果分析 18

4.1风光互补系统的仿真验证 18

4.1.1风力发电部分的仿真 18

4.1.2光伏发电部分仿真 19

4.1.3风光互补整体仿真 20

4.1.4风光互补仿真结果分析 21

4.2LED驱动部分的仿真搭建 21

4.2.1uc3842控制的LED驱动部分 21

4.2.2完整的LED驱动电路 22

4.2.3 恒压恒流LED驱动电路仿真结果分析 24

4.3小结 24

第5章 总结与展望 25

5.1工作总结 25

5.2研究展望 25

致谢 26

参考文献 27

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

能源短缺是当今社会的一个热门话题，关系着我们生活的方方面面，当今世界的重点关注问题就是可再生能源的使用。我国已经成为世界上最大的能源生产国和消费国以及最大的碳排放国。我国的能源种类很多，而且分布范围广，开始阶段人们还没有意识到过度开采和大量能源使用带来的危害，所以就造成资源的严重浪费和对自然环境的极大破坏。主要有污染物排放造成的空气污染、温室效应、酸雨等问题。风能、太阳能等可再生能源清洁，使用无污染，分布广泛，用之不竭。我国大部分地区属于季风气候区。夏天的时候，太阳光强烈，风速低；冬季的时候，太阳光很弱，风速高。白天，阳光充沛但风力很弱；到了晚上，风很大。作为环保，新型的可再生能源，太阳能和风能在具有一定的互补性。

风光互补照明系统在能量输出上相互补充，光伏列阵与风力机组联合发电组成风光互补发电系统，输出功率为负载提供电能。因为天气条件的不同，两发电系统在供电过程中受到不同的限制，经过组合，就变成比较稳定的风光互补发电系统。太阳能和风能可以被资源高效利用的原因就是在空间和时间上的交错性，这个特性修补了风力发电和光伏发电各自的不足，并且可以普遍用于逆变系统和蓄电池。因此，风光互补发电系统成本的极大地降低了并且让人容易接受。近年来，LED照明技术发展迅速，LED照明已得到越来越多的使用。我国也看到了发展新能源的紧迫性，加快了法律法规的出台，积极支持新能源的发展，加快了中国新能源的发展。“十二五”规划提出，我国能源发展的总体思路是：以保障能源供应和能源安全为出发点，加快非化石能源和清洁能源的发展，调整和改进能源结构，促进节约的推进和能源利用效率的提高。进一步加强保护环境的措施，进一步提高创新能力在能源技术的运用，完善政策改革和体制机制，创造环保，安全，新颖和有保障的能源体系。风光互补LED照明系统在建设成本和后期维护资金上大大减少，国家也倡导节能减排，这与我们的理念不谋而合，有着深远的研究意义。