大型养鸡场LED照明关键技术研究与应用

摘要

人工照明技术可促进肉鸡生长以提高产量，使鸡舍照明技术在近年来发展迅速。具有环保、节能、高效和寿命长等优点的LED照明技术广泛应用于各个领域。本文基于某企业鸡舍照明设备改造项目，结合LED照明技术，为企业设计了一套稳定可靠的大型鸡舍LED照明系统。
　　本文介绍了鸡舍LED照明系统总体方案，阐述了系统布局及要求，利用距高比概念确定鸡舍光照分布和单盏灯光通量，确定照度控制方式，确立系统控制方法，确定各分区供电的开关电源设计标准。在总体方案基础上进行控制系统设计，为解决远距离信息传输设计通信信道，定义有物理层、应用层和数据链路层的HJF通信协议并完成控制系统软硬件设计。因系统供电标准严格，本文详细阐述了开关电源设计过程，对开关电源输入整流滤波电路、双端正激拓扑电路、PWM控制电路、反馈电路和高频变压器等进行设计，给出各电路工作原理并分析和计算各电路元件参数等。在开关电源设计基础上用Saber仿真软件对其仿真，分析仿真波形，由仿真结果对实际设计进行必要优化和改进，并进一步证实开关电源理论设计的正确性。基于各模块理论设计，对LED照明系统进行通信信道测试;搭建开关电源实验平台，进行电源性能测试，对所测数据进行分析和总结;对投入运用的大型鸡舍LED照明系统抽样测试，总结测试结果。
　　测试结果表明，所设计大型鸡舍LED照明系统各模块工作稳定可靠，具有较大的工程应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 LED照明技术发展现状及发展方向

1．2．1 国外LED照明技术发展现状

1．2．2 国内LED照明技术发展现状

1．2．3 我国LED照明技术发展方向

1．3 本文结构安排

第二章 总体方案

2．1 鸡舍光照分析与布局设计

2．1．1 鸡舍内部布局

2．1．2 饲鸡周期中的光照要求

2．1．3 控制要求

2．2 光照分布分析

2．2．1 距高比与光照均匀度

2．2．2 鸡舍灯光设计

2．2．3 单盏照明灯所需光通量

2．3 照度控制

2．3．1 照明灯功率与用电总功率

2．3．2 灯光照度控制

2．4 整体控制方案

2．4．1 主控中心

2．4．2 通信信道

2．4．3 从控节点

2．5 供电方式

2．5．1 供电电源参数指标

2．5．2 隔离式典型拓扑比较

2．5．3 供电电源主拓扑确定

2．6 本章小结

第三章 控制系统设计

3．1 HJF通信协议制定

3．1．1 物理层

3．1．2 数据链路层

3．1．3 应用层

3．2 控制系统硬件设计

3．2．1 主控中心

3．2．2 通信信道

3．2．3 从控节点

3．3 控制系统软件设计

3．3．1 主控中心发送程序设计

3．3．2 从控节点接收程序设计

3．4 本章小结

第四章 控制分区供电电源

4．1 开关电源系统结构

4．2 输入整流滤波电路设计

4．2．1 防浪涌和EMI滤波

4．2．2 整流滤波电路

4．3 高频直流转换器及驱动电路设计

4．3．1 双端正激拓扑电路设计

4．3．2 功率开关管驱动电路设计

4．4 高频变压器设计

4．4．1 高频变压器磁芯材料的选择

4．4．2 高频变压器的设计条件

4．4．3 AP法

4．4．4 确定电流密度J

4．4．5 确定变压器磁芯

4．4．6 确定最大占空比Dmax

4．4．7 变压器初级绕组匝数Np确定

4．4．8 变压器次级绕组匝数Ns1、Ns2确定

4．5 输出整流滤波电路设计

4．5．1 输出整流电路

4．5．2 输出滤波电路

4．6 PWM控制电路设计

4．7 反馈电路设计

4．7．1 基于TL431的电压反馈电路设计

4．7．2 电流反馈电路设计

4．8 本章小结

第五章 电源电路仿真

5．1 Saber仿真

5．2 输入整流滤波电路仿真分析及优化

5．3 UC3845电路功能仿真

5．4 双端正激拓扑电路及驱动电路仿真

5．4．1 开关管驱动电路仿真

5．4．2 双端正激拓扑仿真

5．5 电压反馈电路仿真

5．6 本章小结

第六章 系统调试与结果分析

6．1 通信信道测试

6．2 开关电源测试

6．2．1 开关电源电路搭建及平台测试

6．2．2 空载测试

6．2．3 输出电压准确度测试

6．2．4 输出电压纹波测试

6．2．5 效率测试

6．3 鸡舍照度测试

6．4 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间科研成果