1、隨著經(jīng)濟的快速發(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)會由于負載的需求而使用逆變器，但隨之會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，實現(xiàn)光伏組件直接驅(qū)動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)化項目支持下完成。針對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

2、點，設(shè)計了一套PV-LED（Photovoltaic-Light Emitting Diode，光伏發(fā)電直接驅(qū)動發(fā)光二極管）公路隧道照明系統(tǒng)。全文工作可總結(jié)為以下五個方面:
　　(1) PV-LED隧道照明系統(tǒng)總體方案設(shè)計
　　在隧道進出口段，設(shè)計了光伏組件直接驅(qū)動LED光源的加強照明方案，可使加強照明的亮度與隧道外太陽光照強度同步變化，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

3、用成本。另外，為滿足基本照明24小時連續(xù)工作的要求，設(shè)計了基本照明方案，即光伏組件白天直接給LED供電，同時將多余電量儲存至蓄電池中，以備陰天和夜晚給LED供電。該總體方案實現(xiàn)了隧道照明的全覆蓋，尤其使得大量處于偏遠山區(qū)無市電的隧道也能實現(xiàn)加強照明和基本照明。
　　(2)蓄電池充電控制器設(shè)計
　　不當(dāng)?shù)某潆姺绞綍乐赜绊懶铍姵氐氖褂脡勖?，故采用了一種融合最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking

4、，MPPT)充電、恒壓充電和浮充電三個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，提出了切線式電導(dǎo)增量算法，有效解決了傳統(tǒng)電導(dǎo)增量算法對光伏組件最大功率點跟蹤時電壓變化步長選取困難的問題。實驗結(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)動器設(shè)計
　　為滿足LED基本照明燈組亮度不變的工作要求，設(shè)計了基于SMD802的LED恒流驅(qū)動電路。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于輕載態(tài)延

5、長LED使用壽命的方法，通過從熱源減少熱量的產(chǎn)生，進而降低結(jié)溫，延長其使用壽命。實驗及理論推導(dǎo)表明，該方法可使LED壽命約延長至1.2倍。
　　(4)太陽能單軸跟蹤器設(shè)計
　　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。針對此情況，設(shè)計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準太陽，從而增加光伏組件的輸出功率。
　　(5)實驗測試與工程設(shè)計
　　通過實驗數(shù)