摘要
针对多雨地区可再生能源利用率低及传统太阳能路灯在阴雨天气供电不足的问题，本研究提出一种光雨互补发电路灯系统，通过集成雨水动能发电与光伏发电，实现昼夜能源协同利用。系统以微型水轮机、双级行星减速器及永磁发电机为核心，优化能量转换效率。实验表明，双级行星减速器可将低流速（50-200 RPM）水轮机转速提升至发电机高效区间（1000-1500 RPM），传动效率达92%，雨天发电效率提升30%；光伏组件采用单晶硅电池板（100W），配合铅酸蓄电池（150Ah/12V），可支持连续3天无光照供电。系统兼具紧凑性、经济性与环保性，适用于年均降雨量>1000mm的多雨地区，投资回收期<5年，为智慧城市与低碳社区建设提供技术支撑。
关键词：雨水发电、光伏发电、双级行星减速器、能量管理
目录
1 前言 1
1.1 研究目的与意义 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 2
1.3 主要研究内容 4
1.3.1 主要研究目标 4
1.3.2 系统设计框架 4
1.3.3 仿真与优化 4
2 系统系统系统 5
2.1 雨光互补发电路灯理论概述 5
2.2 系统构成与协同机制 5
2.3 系统优势与创新点 6
2.4 太阳能发电原理与组件选型 6
2.4.1负载需求计算（LED灯选型） 7
2.4.2光伏板选型计算 7
2.4.3蓄电池选型计算 8
2.4.4控制器选型 9
2.4.5系统电压选择 9
2.5设计验证 9
2.6关键参数总结 9
3 雨水发电系统设计 10
3.1 雨水收集与水流能量计算 10
3.1.1 集水面积与雨水流量 10
3.1.2 水轮机输入功率 10
3.1.3 日均发电能量 11
3.1.4 水轮机选型 11
3.2 双级行星减速器设计 12
3.2.1 传动比计算 12
3.2.2 扭矩传递验证 13
3.3 发电机与储能系统 13
4 仿真计算 13
4.1 有限元分析基础 13
4.1.1 有限单元法 13
4.1.2 ANSYS Workbench 软件简介 14
4.1.3 有限元分析的基本流程 14
4.2 静力学分析理论 15
4.3 输出轴的静力学分析 16
4.3.1工况的确定 16
4.3.2 计算简介 17
4.4 后处理 18
4 结论 20
【参 考 文 献】 21
致 谢 22
附录1 相关英文文献 23
附录2 英文文献中文译文 32
说明书
三维模型
CAD图纸
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