2kw风光互补发电系统设计光伏发电部分毕业设计论文.docx

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1、摘 要进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，而能源问题日益严重。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。而太阳能和风能被看做是最具有代表性的新能源和可再生能源，由于风力发电和太阳能发电系统均受到外部条件的影响，光靠独立的风力或太阳能发电系统经常会难以保证系统供电的连续性和稳定性，因此，在采用风光互补的混合发电系统来进行相互补充，实现连续、稳定地供电。本设计重点针对小型风光互补发电系统中蓄电池充放电控制模块和逆变器模块进行了设计及仿真。设计针对目前市场上传统充电控制器对蓄电池的充放电控制不合理，同时保护也不够充分，使得蓄电

2、池的寿命缩短这种情况，研究确定了一种基于单片机的太阳能充电控制器的方案。在太阳能对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了一定分析，完成了硬件电路设计和软件编制并通过proteus仿真软件进行仿真，实现了对蓄电池的高效率管理。逆变环节采用PWM调制方式，控制芯片为PIC16F73，简化了驱动电路设计。软件设计中，采用瞬时电压反馈，增加了电路保护等功能，论文阐述了软件设计总体思想构架，给出了程序代码。最后,利用单片机仿真软件proteus对系统进行仿真并给出仿真原理图及仿真波形。关键词：风光互补；风能；太阳能；控制；Proteus仿真Abstract Entering the 21

3、st century, human beings are facing to realize the sustainable development of economy and society, and energy problem becomes more and more serious. Only by relying on the progress of science and technology and the large-scale exploitation and utilization of renewable energy and new energy can human

4、 solve the problem of energy. And solar and wind power are considered the most representative of new and renewable energy, The power technology of solar energy and wind attack worlds attention. Because of wind power and solar power system under external conditions, and only by independent wind or so

5、lar power systems often hard to ensure the continuity and consistency of power system therefore, using hybrid power system of complementary scenery to complement each other, realize the continuous, stable power supply. This design mainly for small wind-light complementary system of battery charging

6、and discharging control module and inverter module for the design and simulation. The conventional charge controller on the market today on the battery charge and discharge control is unreasonable, and its protection is also inadequate, which makes the battery life to shorten. To solve this problem,

7、 the design identifies a solar charge controller based on single chip solution. In the solar energy to battery charge and discharge means, the controller of the functional requirements and the practical application aspects ,making some analysis, completed the hardware circuit design and software dev

8、elopment, to achieve the high efficiency of the battery management. In the inverter part ,the paper use PWM inverter link, and the control chip is PIC16F73,this makes the system simple. In the software design, the paper uses the transient voltage feedback and meanwhile, increase circuit protection f

9、unction, the paper also elaborates the overall framework of software design and displays program code. Finally, the paper uses single chip computer simulation software the Proteus simulink the system and gives the simulation principle diagram and waveform.Keyword: Wind and PV hybrid; Wind power; Sol

10、ar power; Control; Proteus simulation41目录摘 要1Abstract21 绪论51.1能源问题51.2风能太阳能的概况51.3 风光发电的发展概况52 风光互补发电系统整体结构83 光伏发电介绍93.1太阳能光伏电池的原理93.2太阳能电池板的计算104 蓄电池充电控制器的设计134.1 系统层次原理图134.2 单片机最小系统144.2.1 STC89C52的简介144.2.2 单片机的最小系统及扩展电路144.3 充放电电路154.4光耦驱动电路164.5 A/D转换电路174.5.1 ADC0804的简介174.5.2 ADC0804外围接线电路19

11、4.6 LCD显示电路204.7 E2PROM数据存储电路214.8 串口通信电路224.9 太阳能充电控制器的软件设计254.9.1 系统主程序设计264.9.2 软件调试和仿真265 逆变主电路的设计305.1控制方法305.2控制芯片305.3PWM控制电路315.3.1PIC16F73供电电源315.3.2时序和死区电路315.3.3光耦隔离电路325.3.4电压反馈检测电路335.4PWM控制电路系统图335.5 逆变系统软件设计与仿真345.5.1 主程序的设计355.5.2 程序设计原理365.5.3 系统仿真36结论39致谢40参考文献41附录1 充放电控制源程序42附录2 P

12、WM波形产生源程序531 绪论1.1能源问题能源是不仅仅是现代经济社会发展的基础，也是经济社会发展的重要制约因素。当前，包括我国在内的绝大多数国家都以石油和煤炭等矿物燃料为主要能源。随着矿物燃料的日益枯竭和全球环境的日益恶化，很多国家都在认真探索能源多样化的途径，积极开展新能源和可再生能源的研究开发工作。解决能源危机可以有如下三种办法：一是提高燃烧效率以减少能源消耗，实现清洁煤燃料以减少污染；二是开发新能源，积极利用可再生能源；三是开发新材料、新工艺，最大限度地实现实现节能。太阳能和风能被看作是最具有代表性的新能源和可再生能源，作为这两种能源的高级利用，太阳能发电和风力发电技术受到世界各国的高

13、度重视。1.2风能太阳能的概况太阳能分布广泛，可自由利用，取之不经，用之不竭，是人类最终可以依赖的能源。而光伏发电技术是太阳能利用技术中最具有发展前景的方式之一。它具有无污染、无噪声、安全可靠、故障率低、维护简单、建设周期短等优点。它是今后可替代矿物燃料的战略性能源，又是当前边远地区能源供应的一种有效的补充。随着矿物燃料的逐渐消耗，太阳能光伏发电技术将越来越显示其重要性和发展潜力。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射造成地球表面受热不均引起的，引起大气层压力分布不均，以致空气流动所形成的动能称为风能。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源，一起蕴藏量巨大、可以再生、分布广泛以及没

14、有污染等优势而在各国发展迅速。全球的风能约为2.74109WM，其中可利用的风能为2107WM，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。可以看出，太阳能发电和风力发电对于改善能源结构、推动生态环境建设，特别是对边远地区的生产、生活用电等诸多领域的发展将发挥积极的作用，具有广阔的市场前景。1.3 风光发电的发展概况光伏发电技术1839年，法国物理学家EdmondBecquerel意外的发现，用两片金属浸入溶液结构的付打电池在光照下会产生额外的电势，他将这种现象称为“光生付打效应（Photovoltaic Effect）”。1873年，英国科学家WilouzhbySmith观察到对光敏感的硒材料

15、，并推断出在光的照射下硒导电能力的增加正比与光通量。1880年，Charles Ffitts 开发出以硒为基础的太阳能电池，以后人们即把能够产生光生付打效应的器件称为“光伏器件”。半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，通常称这类光伏器件为“太阳能电池（Solar Cell）”。1954年，贝尔实验室的科学家们第一次用晶体硅材料制成了光伏电池，光电转换效率高达4%。始于20世纪50年代的空间发展计划成为光伏发电技术的第一个主要应用对象，而且光伏技术的发展也成为整个空间技术发展计划的一部分，对光伏技术的发展起到了巨大的推动作用。今天，几乎所有的人造卫星都是靠光伏电池供电，包括通信卫星、军事卫星和科学家实验卫星。风能发电技术20世纪90年代中后期，在世界范围内形成了一股风力发电热，风力发电量增长速度居全球之首。全世界风力发电迅猛发展的原因主要有一下几个：第一，风力发电技术比较成熟。近20年来，美国、丹麦等国家投入了大量的人力、物力和财力研究可以商业运营的风力机，取得了突破性的进展。可利用率从原来的50%提高到98%，风能利用系数超了40%。由于采用计算机技术，实现了风机自诊断功能，安全保护措施更加完善，并且实现了单机独立控制、多机群控和遥控