風(fēng)力光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析【任務(wù)書(shū)+畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告】

風(fēng)力光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析【任務(wù)書(shū)+畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告】,風(fēng)力光伏,混合,發(fā)電,系統(tǒng),匹配性,運(yùn)行,特性分析,任務(wù)書(shū),畢業(yè)論文,開(kāi)題報(bào)告,風(fēng)力光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期 檢 查表 學(xué)生自查 畢業(yè) 設(shè)計(jì) （ 論文 ）題目 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 根據(jù)工作任務(wù)與進(jìn)度安排，至檢查日前應(yīng)完成的工作任務(wù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 翻譯（中英文） 實(shí)證材料 譯文完成 情況 已譯完 未譯完 未譯 本人認(rèn)為工作任務(wù)完成情況 工作進(jìn)度： 按期完成 基本按期完成 已拖期 工作質(zhì)量：較好 一般 較差 如已拖期，請(qǐng)說(shuō)明拖期原因及解決 辦法 工作拖拉 教師指導(dǎo)不力 設(shè)備條件不具備 其它 解決辦法 本人為體現(xiàn)已完成的工作 情況 ，提供下列材料 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 翻譯（中英文） 實(shí)證材料 指 導(dǎo) 老 師 意 見(jiàn) 工作進(jìn)度 較快 正常 較慢 太慢 工作質(zhì)量 較好 一般 較差 太差 結(jié) 論 合格 基本合格 不合格 評(píng)價(jià)與措施： 指導(dǎo)老師（簽名） ： 年 月 日 學(xué)院檢查組意見(jiàn)： 簽名： 年 月 日 注： 講求實(shí)效， 主要 是 找問(wèn)題，找差距。 對(duì)中期檢查不合格的學(xué)生提出警告。 份反饋學(xué)生，一份交學(xué)院教務(wù)辦備案。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 能源與動(dòng)力工程 系 熱能與動(dòng)力工 程 專業(yè) 班 題 目 風(fēng)力 /光伏 混合 發(fā)電系統(tǒng) 的 匹配性及 運(yùn)行特 性 分析 任務(wù)起止日期 ： 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 教研室主任 年 月 日審查 院 長(zhǎng) 年 月 日批準(zhǔn) 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù) 課題內(nèi)容 研究對(duì)象： 風(fēng)力 /光伏 混合 發(fā)電 路燈 系統(tǒng) 主要組件： 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī) ： 400W， 5 葉片， 24V； 太陽(yáng)電池板：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)電池板 150W,2 塊，能量轉(zhuǎn)換效率 15%以上 ； 風(fēng)光互補(bǔ)控制逆變一體機(jī)：風(fēng)機(jī)輸入功率 600W；太陽(yáng)能輸入功率， 1000W； 蓄電池 ： 容量 200定電壓 12V， 2 塊， 輸出功率 1000W， 220V； 發(fā)光二極管路燈 。 研究?jī)?nèi)容： 系統(tǒng) 總體分析 ： 需求分析 、容量設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、 硬件選配 等。 組件匹配性分析： 對(duì) 太陽(yáng)能電池板 、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、 蓄電池、逆變器等各組件進(jìn)行匹配性分析。 系統(tǒng)運(yùn)行特性分析 ：監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行特性進(jìn)行分析。 系統(tǒng) 成本 效益分析 。 課題任務(wù)要求 1、 查閱關(guān) 于 光伏系統(tǒng) 的 文獻(xiàn)資料 ，寫一篇本課題的文獻(xiàn)綜述，作為畢業(yè)論文的一部分。 2、翻譯一篇關(guān)于太陽(yáng)能發(fā)電的英文論文。 3、 對(duì)光伏系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量分析。 4、撰寫畢業(yè)論文。 5、整理好所有文檔資料。 課題完成后應(yīng)提交的資料（或圖表、設(shè)計(jì)圖紙） 1、畢業(yè)論文任務(wù)書(shū)； 2、畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告； 3、 畢業(yè)論文 （標(biāo)題、中英文摘要、關(guān)鍵詞、文獻(xiàn)綜述、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、結(jié)果 與討論、結(jié)論、參考文獻(xiàn)、致謝 ） ； 4、 翻譯 一篇關(guān)于風(fēng)力 /光伏發(fā)電的英文論文 （ 2000 字 以上 ）； 5、 畢業(yè)論文答辯 電子演示文 稿 （ ； 6、參考文獻(xiàn)資料。 主要參考文獻(xiàn)與外文翻譯文件（由指導(dǎo)教師選定） 1、 太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù) ，作者： 楊金煥等 ； 2、 風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 及工程 ，作者： 宋海輝 等； 同組設(shè)計(jì)者 注： 1. 此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫。如不夠填寫，可另加頁(yè)。 2. 此任務(wù)書(shū)最遲必須在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生。 3. 此任務(wù)書(shū)可從城南學(xué)院教學(xué)部 網(wǎng)頁(yè)表格下載區(qū)下載 二、畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表 序號(hào) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）工 作 任 務(wù) 工 作 進(jìn) 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 選題 2 研究現(xiàn)狀 調(diào)研 3 文獻(xiàn)檢索 4 資料分析與研究 5 方案 設(shè)計(jì) 6 畢業(yè)論文撰寫 7 畢業(yè)答辯 8 9 10 注： 1. 此表由指導(dǎo)教師填寫； 2. 此表每個(gè)學(xué)生人手一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)； 3. 進(jìn)度安排請(qǐng)用 “ 一 ” 在相應(yīng)位置畫(huà)出。 三、學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段任務(wù)情況檢查表 時(shí)間 第 一 階 段 第 二 階 段 第 三 階 段 內(nèi)容 組織紀(jì)律 完成任務(wù)情況 組織紀(jì)律 完成任務(wù)情況 組織紀(jì)律 完成任務(wù)情況 檢 查 記 錄 教師 簽字 簽字 日期 簽字 日期 簽字 日期 注： 1. 此表應(yīng)由指導(dǎo)教師認(rèn)真填寫。階段分布由各系 自行決定。 2. “組織紀(jì)律 ”一檔應(yīng)按長(zhǎng)沙理工大學(xué) 城南學(xué)院 學(xué)生學(xué)籍管理實(shí)施辦法精神，根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況，如實(shí)填寫。 3. “完成任務(wù)情況 ”一檔應(yīng)按學(xué)生是否按進(jìn)度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫。包括優(yōu)點(diǎn)，存 在的問(wèn)題與建議 4. 對(duì)違紀(jì)和不能按時(shí)完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對(duì)該生提出忠告并督促其完成。 四、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）裝袋要求： 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）按以下排列順序印刷與裝訂成一本（撰寫規(guī)范見(jiàn)教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)）。 (1) 封面 (2) 扉 頁(yè) (3) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) (4) 中文摘要 (5) 英文摘要 (6) 目錄 (7) 正文 (8) 參考文獻(xiàn) (9) 致謝 (10) 附錄 （公式的推演、圖表、程序等 ） (11) 附件 1：開(kāi)題報(bào)告（文獻(xiàn)綜述） (12) 附件 2：譯文及原文影印件 2. 需單獨(dú)裝訂的圖紙（設(shè)計(jì)類）按順序裝訂成一本。 3. 修改稿（經(jīng)、管、文法類專業(yè)）按順序裝訂成一本。 4.畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )成績(jī)?cè)u(píng)定冊(cè)一份。 5論文電子文檔 由各學(xué)院收集保存 。 學(xué)生送交全部文件日期 學(xué)生（簽名） 指導(dǎo)教師驗(yàn)收（簽名） 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開(kāi)題報(bào)告 題目 ： 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn) 行特性分析 課 題 類 別： 設(shè)計(jì) 論文 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 熱動(dòng) 07業(yè)（全稱）： 熱能與動(dòng)力工程 指 導(dǎo) 教 師： 2011 年 4 月 一、本課題設(shè)計(jì)（研究）的目的： 太陽(yáng)能光伏發(fā)電作為一種新的能源形式 ,在近年來(lái)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。太陽(yáng)能光伏發(fā)電不消耗煤炭、石油等不可再生資源 , 也不排放任何污染 ,推 廣和使用太陽(yáng)能光伏電源 ,對(duì)于節(jié)能減排意義重大。眾所周知 , 我國(guó)面臨的節(jié)能減排 的任務(wù)相當(dāng)艱巨。據(jù)估算 , 每節(jié)電 1 千瓦時(shí)即相當(dāng)于減排二氧化碳近 1 千克。因此 , 為了獲取較高的電流 ,滿足部分大功率用戶的要求 ， 加大太陽(yáng)能等新型能源的使用規(guī)模 , 節(jié)能減排 ,保護(hù)好人類賴以生存的環(huán)境意義重大。 風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。 二、設(shè)計(jì)（研究）現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（文獻(xiàn)綜述）： 我國(guó)太陽(yáng)電池的研究始 1958 年 ,1959 年研制成功第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)電池1971 年 3 月首次成功應(yīng)用于我國(guó)第二顆衛(wèi)星上 ,1973 年太陽(yáng)電池開(kāi)始在地面應(yīng)用 1979年開(kāi)始生產(chǎn)單晶硅太陽(yáng)電池上世 紀(jì) 80 年代中后期 ,我國(guó)引進(jìn)國(guó)外太陽(yáng)電池生產(chǎn)線和關(guān)鍵設(shè)備 ,初步形成生產(chǎn)能力達(dá) 太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè) ,其中單晶硅電池 晶硅電池 2業(yè)組件的轉(zhuǎn)換效率單晶硅電池為 11% 一 13% ,非晶硅電池為 5% 一6%。 在研究開(kāi)發(fā)方面 單晶硅電池效率已達(dá) 24 多晶硅電池效率突破 19 晶硅薄膜電池通過(guò) 雙結(jié) 、 三結(jié)疊層和 金層技術(shù) ,在克服光衰減 和提高效率上不斷有新的突破 ,實(shí)驗(yàn)室穩(wěn) 定效率已 經(jīng)突破 15% ,啼化鍋電池效率達(dá)到 ,銅錮硒 電池效率 體硅薄膜電池的研究工作自 1987 年以來(lái)發(fā)展迅速 , 成為世界關(guān)注的新熱點(diǎn) 。 在天津召開(kāi)的第四次聯(lián)合國(guó)氣候談判會(huì)議上 ,科技部發(fā)布的中國(guó) 2010 發(fā)展中的清潔能源科技報(bào)告稱 ,中國(guó)太陽(yáng)能電池?cái)?shù)量已越居世界首位 ,未來(lái)兩年 “ 金太陽(yáng)示范工程 ” 將支持至少 640伏系統(tǒng)和并網(wǎng)輸電技術(shù)的推廣應(yīng)用 , 2020 年中國(guó)光伏總裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將達(dá)到 2 萬(wàn) 國(guó) 2/3 的國(guó)土面積年日照時(shí)數(shù)在 2200h 以上 ,年太陽(yáng)輻射總量超過(guò)每平方米 5000發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)提供了良好的先天條件。財(cái)政部、科技部、國(guó)家能源局在 2009 年 7 月 21 日聯(lián)合宣布在中國(guó)正式啟動(dòng)金太陽(yáng)示范工程 ,這意味著中國(guó)光伏發(fā)電市場(chǎng) 開(kāi)始步入快速發(fā)展階段 ,成 為中國(guó)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。根據(jù)三部門聯(lián)合印發(fā)的關(guān)于實(shí)施金太陽(yáng)示范工程的通知 ,下一步中國(guó)將綜合采取財(cái)政補(bǔ)助、科技支持和市場(chǎng)拉動(dòng)方式 ,加快國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展。 光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)一直是世界增長(zhǎng)速度最快和最穩(wěn)定的可再生能源利用領(lǐng)域之一 。 有人預(yù)測(cè) ,今后 光 伏組件的生產(chǎn)將以 20 % 一 30 % 甚至更高的遞增速度發(fā) 展。 中國(guó)目前正在開(kāi)展 50網(wǎng)光伏電站、 2伏微網(wǎng)發(fā)電技術(shù)研究與示范 ,多種薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等項(xiàng)目。近年來(lái) ,中國(guó)光伏電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛。截至 2008 年底 ,中國(guó)太陽(yáng)能光伏電池年產(chǎn)量已高達(dá) 200 萬(wàn) 占全球市場(chǎng)的 30%以上。至下世紀(jì)中葉 ,光伏發(fā)電將成為人類的基礎(chǔ)能源之一。 三、設(shè)計(jì)（研究）的重點(diǎn)與難點(diǎn)，擬采用的途徑（研究手段）： 重點(diǎn)： 解 光伏發(fā)電 及風(fēng)力發(fā)電 原理 。根據(jù) 實(shí)驗(yàn) 采集數(shù)據(jù)，分析其物理特征。 難點(diǎn)： 從分析角度， 根據(jù)不同天氣的數(shù)據(jù)分析對(duì)比，根據(jù)分析結(jié)果了解其運(yùn)行特性。 擬采用的途徑： 通過(guò)翻閱資料，實(shí)驗(yàn)， 采用牛頓拉夫遜非線性迭代算法分別通過(guò)配置旁路和阻斷二極管對(duì)比分析不同輻射下太陽(yáng)能模組的串、并聯(lián)模型 。 四、設(shè)計(jì)（研究）進(jìn)度計(jì)劃： 五、參考文獻(xiàn)： 1、太陽(yáng)能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)，作者：楊金煥等； 2、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及工程，作者：宋海輝等； 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 簽名： 月 日 教研室（學(xué)術(shù)小組）意見(jiàn) 教研室主任（學(xué)術(shù)小組長(zhǎng)）（簽章）： 月 日 風(fēng)力 /光伏混合發(fā) 電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 1 摘 要 節(jié)能和環(huán)保已成為當(dāng)今世界的兩大主題。利用風(fēng)能、 太陽(yáng)能發(fā)電是對(duì)兩種最為理想、無(wú)污染的綠色再生資源的利用，目前已成為開(kāi)發(fā)研究的一項(xiàng)重大課題。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制系統(tǒng)是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)電力的不足而設(shè)計(jì)的獨(dú)立發(fā)電設(shè)備。它是由太陽(yáng)能電池組件與風(fēng)力發(fā)電機(jī)配合而成的一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制，并實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)的功能。 關(guān)鍵詞 ：風(fēng)能，太陽(yáng)能，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī) 風(fēng)力 /光伏混合發(fā) 電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 of a is to is us to is to up It is a by s 力 /光伏混合發(fā) 電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 目 錄 1 緒論 . 1 2 系統(tǒng)框圖 . 1 3 太陽(yáng)能電池 . 2 陽(yáng)能電池的原理 . 2 陽(yáng)能電池板的計(jì)算 . 4 4 蓄電池的工作特性 . 6 電池充電狀態(tài)的檢測(cè) . 6 電池的容量計(jì)算 . 7 5控制電路 . 8 制電路原理 . 8 051單 片機(jī) . 8 次逼近式 8位 A/. 9 性介紹 . 9 單片機(jī)的連 接 . 10 示接口電路 . 11 . 11 . 12 電隔離器工作電路 . 13 . 13 6 軟件設(shè)計(jì) . 15 7 抗干擾問(wèn)題 . 17 結(jié)論 . 18 致謝 . 19 參考資料 . 20 附錄 1 . 21 附錄 2 . 23 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 1 1 緒論 電力在現(xiàn)實(shí)生活中占主導(dǎo)地位，但是受客觀環(huán)境的限制，有些地區(qū)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)電業(yè)的發(fā)展和建設(shè)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電 ,無(wú)運(yùn)動(dòng)部件 ,穩(wěn)定可靠 ,但目前成本較高 ,而風(fēng)力發(fā)電成本低但隨機(jī)性大 ,供電可靠性差 ,將兩者結(jié)合起來(lái) ,可實(shí)現(xiàn)晝夜發(fā)電。在太陽(yáng)光資源和風(fēng) 資源豐富的地區(qū) ,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與單一風(fēng)電系統(tǒng)和光電系統(tǒng)相比具有供電的連續(xù)性好、穩(wěn)定性和可靠性高等特點(diǎn) ,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是相對(duì)較好的獨(dú)立電源系統(tǒng) ,已經(jīng)在我國(guó)的西部很多地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用 ,解決了農(nóng)牧民的用電問(wèn)題。此系統(tǒng)就是利用風(fēng)和光兩種自然能源相互補(bǔ)充發(fā)電，由太陽(yáng)能電池板與風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)蓄電池充電，給負(fù)載供電的一種新型能源。它既不消耗任何礦物燃料，又完成了對(duì)自然能源的合理利用。此系統(tǒng)可以應(yīng)用于微波通訊、基站、電臺(tái)、野外活動(dòng)、高速公路、無(wú)電扇區(qū)、村莊、海島的電力提供。而且為了適應(yīng)偏遠(yuǎn)地區(qū)不便利的地理環(huán)境。 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制系統(tǒng)幾乎完成了智能化，免維護(hù)。尤其適合在內(nèi)蒙古風(fēng)力大的偏遠(yuǎn)山區(qū)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的用電負(fù)荷情況和資源條件進(jìn)行系統(tǒng)容量的合理配置，既可保證系統(tǒng)供電的可靠性，又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)。無(wú)論是怎樣的環(huán)境和用電要求，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)都可做出最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案來(lái)滿足用戶的要求。因此，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以說(shuō)是最合理的獨(dú)立電源系統(tǒng)。這種合理性既表現(xiàn)在資源配置上，又體現(xiàn)在技術(shù)方案和性能價(jià)格上，正是這種合理性保證了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，從而為它的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖如圖 1 所示。該系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽(yáng)能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。 圖 1 系統(tǒng)框圖 太陽(yáng)能電池 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 逆變器 蓄電池 微機(jī)控制系統(tǒng) 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 2 從圖 1中我們可以看出，它的主要組成設(shè)備有： 風(fēng)力發(fā)電機(jī)：風(fēng)機(jī)采用具有特別適合大多內(nèi)陸地區(qū)低風(fēng)速、時(shí)發(fā)電特性好、發(fā)電量大的特點(diǎn)。具有機(jī)械、電子剎車裝置，可以確保在高風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制在安全可靠的范圍內(nèi)，使最高輸出電壓成為安全可控的電壓 2。采用24V/4000 風(fēng)力 3m/s 工作， 10m/ 400 太陽(yáng)能光電池板：采用 150W/15V ， 的硅光電池，它能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，屬于一種半導(dǎo)體元件，它的特點(diǎn)：它是轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 15%的單晶硅太陽(yáng)能電池板。具有抗風(fēng)、防潮、工作穩(wěn)定、無(wú)需維護(hù)等特點(diǎn)。 鉛酸蓄電池：蓄電池的選擇要求：重量輕、體積小、能量轉(zhuǎn)換率高、自放電慢、充放電循次數(shù)多（即使用壽命長(zhǎng)）等。其次，還有些特殊要求如低溫時(shí)能大電流放電、維護(hù)簡(jiǎn)單或無(wú)需維護(hù)、自放電（析氫）特別慢等。 微機(jī)控制系統(tǒng)：微機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行的基本保證。另外本系統(tǒng)受應(yīng)用環(huán)境 的要求，本身就要求實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。所以無(wú)論從硬件系統(tǒng)還是軟件系統(tǒng)都要對(duì)系統(tǒng)有保護(hù)作用。例如在本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中有蓄電池電壓控制，因?yàn)橹绷鞒潆姷男铍姵?，要求電壓控制?10 12 16能安全使用，不至于被燒壞。所以電壓控制用來(lái)保證其既不過(guò)充又不過(guò)放；繼電器工作要求是：在接受到指令后，要按指令要求來(lái)動(dòng)作。而且一旦出錯(cuò)就要有報(bào)警顯示。為了實(shí)現(xiàn)繼電器正常工作，系統(tǒng)設(shè)有繼電器動(dòng)作檢測(cè)，并對(duì)故障狀態(tài)設(shè)有報(bào)警顯示；為了保證整個(gè)系統(tǒng)工作的正常，執(zhí)行動(dòng)作正確，系統(tǒng)對(duì) 轉(zhuǎn)換也設(shè)有轉(zhuǎn)換結(jié)果正確與否的檢測(cè)，并在 正常工作時(shí)報(bào)警顯示；整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)密完整的智能化系統(tǒng)，使用起來(lái)方便。 逆變器：逆變系統(tǒng)是把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的 220證交流電在設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量；在逆變器的電路結(jié)構(gòu)形式上，主要是工頻變壓器和高頻變壓器兩種形式。對(duì)一個(gè)風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)而言，逆變器是一種電力電子設(shè)備，抗過(guò)載，抗沖擊的能力要相對(duì)弱一些，是最易出故障的單元。 3 太陽(yáng)能電池 陽(yáng)能電池的原理 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 3 太陽(yáng)能光伏電池 (簡(jiǎn)稱光伏電池 )用于把太陽(yáng)的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前世 界各國(guó)正在研究的太陽(yáng)電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)電池。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率略低，但價(jià)格更便宜。另外，還有其它類型的太陽(yáng)電池 5。 太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換是應(yīng)用 首先對(duì) 二極管做一簡(jiǎn)單說(shuō)明。如圖 2 所示，為一理想的 二極管的電流 性圖，其對(duì)應(yīng)的方程式如下： 1e x x k （ 1） k：波爾茲曼常數(shù)（ 0 ） q：電子電荷量（ 0 T：絕對(duì)溫度（凱氏溫度 K攝氏溫度 273度） 效二極管的逆向飽和電流 電壓（ 太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能是依賴自然光中的的量子 而每個(gè)光子所攜帶的能量為 （ 2） h：普郎克常數(shù)（ 0 ） c：光速（ 3108m/s ） ：光子波長(zhǎng) 圖 2 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 4 但并非所有光子都能順利地通過(guò)太陽(yáng)能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能，因?yàn)樵诓煌墓庾V中光子所攜帶的能量不一樣。 當(dāng)光子所攜帶的能量大于禁帶（ 量時(shí)，電子由價(jià)電帶（ 遷至導(dǎo)電帶（ 產(chǎn)生所謂的“電流”，所以當(dāng)光子所攜帶的能量若大于 禁帶能量時(shí)，便可以通過(guò)光電子轉(zhuǎn)換成電能。 當(dāng)入射太陽(yáng)光的能量大于硅半導(dǎo)體的禁帶能量時(shí)，太陽(yáng)光子照射入半導(dǎo)體內(nèi)，把電子從價(jià)電帶激發(fā)到導(dǎo)電帶，從而在半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了許多“電子 ，在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，電子向 N 型區(qū)移動(dòng)，空穴向 P 型區(qū)移動(dòng)，這樣， 很多電子， P 區(qū)有很多空穴，在 附近就形成了與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)，它的一部分抵消了內(nèi)建電場(chǎng)，其余部分則使 P 區(qū)帶正電， N 區(qū)帶負(fù)電，于是在 N 區(qū)與 P 區(qū)之間產(chǎn)生了光生伏打電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的 “ 光生伏打效應(yīng) ” 。 如果位太陽(yáng)電池開(kāi)路，即組成電池回路中，負(fù)載電阻為 無(wú)窮大，則被 會(huì)全部積累在 附近，于是出現(xiàn)了最大光生電動(dòng)勢(shì)，它的數(shù)值即為開(kāi)路電壓，記作 如果把太陽(yáng)電池短路，即回路負(fù)載電阻為零，則所有 附近的電子與空穴，由結(jié)的一邊，流經(jīng)外電路到達(dá)結(jié)的另一邊，產(chǎn)生了最大可能的電流，即短路電流記作 太陽(yáng)能電池相當(dāng)于具有與受光面平行的極薄 的大面積的等效二極管，因此可以假設(shè)太陽(yáng)能電池為一個(gè)二極管與太陽(yáng)光電流發(fā)生源所并聯(lián)的等效電路，如圖 3所示。 圖 3 太陽(yáng)能電池的理想狀態(tài)等效電路 陽(yáng)能電池 板 的 計(jì)算 硅太 陽(yáng)能 發(fā)電板容量是指平板式太陽(yáng)能板發(fā)電功率 陽(yáng)能發(fā)電功率量風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 5 值取決于負(fù)載 24h 所能消耗的電力 H(由負(fù)載額定電源與負(fù)載 24h 所消耗的電力，決定了負(fù)載 24h 消耗的容量 P(再考慮到平均每天日照時(shí)數(shù)及陰雨天造成的影響，計(jì)算出太陽(yáng)能電池陣列工作電流 )。 由負(fù)載額定電源，選取蓄電池公稱電壓，由蓄電池公稱電壓來(lái)確定蓄電池串聯(lián)個(gè)數(shù)及蓄電池浮充電壓 V)，再考慮到太陽(yáng)能電池因溫度升高而引起的溫升電壓 VT(v)及反充二極管 D(V)所造成的影響，則可計(jì)算出太陽(yáng)能電池陣列的工作電壓 )，由太陽(yáng)電池陣列工作電源 )與工作電壓)，便可決定平板式太陽(yáng)能板發(fā)電功率 而設(shè)計(jì)出太陽(yáng)能板容量，由設(shè)計(jì)出的容量 太陽(yáng)能電池陣列工作電壓 定硅電池平板的串聯(lián)塊數(shù)與并聯(lián)組數(shù) 7。 太陽(yáng)能電池陣列的具體設(shè)計(jì)步驟如下： 計(jì)算負(fù)載 24h 消耗容量 P。 P=H/V （） V 負(fù)載額定電源 選定每天日照時(shí)數(shù) T(H)。 計(jì)算太陽(yáng)能陣列工作電流。 (1+Q)/T （） Q 按陰雨期富余系數(shù)， Q=定蓄電池浮 充電壓 鎘鎳 ( )和鉛酸 ( )蓄電池的單體浮充電壓分別為 太陽(yáng)能電池溫度補(bǔ)償電壓 30(F （） 計(jì)算太陽(yáng)能電池陣列工作電壓 F+T （） 其中 等于 陽(yáng)電池陣列輸出功率平板式太陽(yáng)能電板。 P （） 根據(jù) 定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 6 組數(shù)。 太陽(yáng)電池陣列的伏安特性如圖 5。由圖可知，該伏安特性曲線具有強(qiáng)烈的非線性。太陽(yáng)電池陣列的額定功率是在以下條件下定義的：當(dāng)日射 S=；太陽(yáng)電池溫度 T=25；大氣質(zhì)量 ，太陽(yáng)電池陣列輸出的最大功率便定義為它的額定功率。太陽(yáng)電池陣列額定功率的單位為 “ 峰瓦 ” ，記以“。當(dāng)日射 S1000W時(shí)。 圖 4 太陽(yáng)電池陣列的伏安特性曲線 溫度和日照強(qiáng)度的變化對(duì)太陽(yáng)電池的伏安特性都有影響，在僅改變?nèi)照諒?qiáng)度而保持其它條件 (如太陽(yáng)電池溫度和大氣質(zhì)量等 )不變的情況下。計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù) (包括逆變器的損耗 )： 逆變器的轉(zhuǎn)換 效率為 90，則當(dāng)輸出功率為 100W 時(shí)，則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)為 100W/90 =111W；若按每天使用 8 小時(shí)，則耗電量為 111W*8 小時(shí) =888每日有效日照時(shí)間為 6小時(shí)計(jì)算，再考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損耗，太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)為888h/70%=210W。其中 70是充電過(guò)程中，太陽(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率。 4 蓄電池的工作特性 蓄電池的使用 ,最重要的是有效利用其充放電特性。有效、科學(xué)地使用蓄電池 ,不僅對(duì)提高其使用效率、延長(zhǎng)其使用壽命十分關(guān)鍵 ,電池充電狀態(tài)的檢測(cè) 準(zhǔn)確判斷蓄電池的充電狀態(tài)是有效利用蓄電池的充放電特性和選擇適當(dāng)?shù)某潆姺椒ǖ那疤?。目前，絕大多數(shù)的太陽(yáng)能控制器采用的是在線檢測(cè)蓄電池的風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 7 端電壓 ,并以此作為自動(dòng)切換充電方法的依據(jù)。但眾所周知 ,蓄電池的端電壓受到很多因素的影響，尤其在充電過(guò)程中，蓄電池的端電壓受到太陽(yáng)能電池端電壓的制約，不能準(zhǔn)確反映其荷電狀態(tài)。比如，當(dāng)系統(tǒng)所處溫度較高時(shí)，容易出現(xiàn)蓄電池容量未滿卻已不能充入的現(xiàn)象，即 “ 虛滿 ” ，這樣就很難檢測(cè)出蓄電池的準(zhǔn)確荷電狀態(tài)，影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。為此提出了一種新的檢測(cè)方法 離線 式檢測(cè)。在鉛酸蓄電池的理論中，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)可表示為： )( )(42 （ 8） 式中 :E 電池電動(dòng)勢(shì)， (V) 所有反應(yīng)物的活度或壓力等于 1時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，稱為標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì) (V)。R 摩爾氣體常數(shù) ； T 溫度 ,(K)； F 法拉第常數(shù) ； n 電化學(xué)反應(yīng)中的電子得失數(shù)目 。 從 (8)式可以看出，電動(dòng)勢(shì)與硫酸濃度有關(guān)，也就是與荷電狀態(tài)有關(guān)。而蓄電池的開(kāi)路電壓在數(shù)值上接近電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，蓄電池的穩(wěn)態(tài)開(kāi)路電壓與其荷電狀態(tài)有良好 的線性關(guān)系。因此，由蓄電池的開(kāi)路電壓可以估算出其荷電狀態(tài)。 電池的容量計(jì)算 蓄電池的容量由下列因素決定： 蓄電池單獨(dú)工作天數(shù)。在特殊氣候條件下，蓄電池允許放電達(dá)到蓄電池所剩容量占正常額定容量的 20%。 蓄電池每天放電量。對(duì)于日負(fù)載穩(wěn)定且要求不高的場(chǎng)合，日放電周期深度可限制在蓄電池所剩容量占額定容量的 80%。 蓄電池要有足夠的容量，以保證不會(huì)因過(guò)充電所造成的失水。一般在選蓄電池容量時(shí)，只要蓄電池容量大于太陽(yáng)能發(fā)電板峰值電流的 25倍，則蓄電池在充電時(shí)就不會(huì)造成失水。 蓄電池自身漏掉的電能。隨著電池使用 時(shí)間的增長(zhǎng)及電池溫度的升高，自放電率會(huì)增加。對(duì)于新的電池自放電率通常小于容量的 5%，但對(duì)于舊的質(zhì)量不好的電池，自放電率可增至每月 10% 15%。 蓄電池的額定容量 C，單位安時(shí)（ 它是放電電流安（ A）和放電時(shí)間小時(shí)（ h）的乘積。由于對(duì)同一個(gè)電池采用不同的放電參數(shù)所得出的 不同風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 8 的，為了便于對(duì)電池容量進(jìn)行描述、測(cè)量和比較，必須事先設(shè)定統(tǒng)一的條件。實(shí)踐中，電池容量被定義為：用設(shè)定的電流把電池放電至設(shè)定的電壓所給出的電量。也可以說(shuō)電池容量是：用設(shè)定的電流把電池放電至設(shè)定的電壓所經(jīng)歷的時(shí)間和這個(gè)電流的乘積由于 要一天工作 8 小時(shí)，陰雨天能連續(xù)工作三天，所以可得出太陽(yáng)能蓄電池的容量。取容量為 12V/200用全密閉免維護(hù) 12由于蓄電池放電不能低于 106V。 5 控制電路 制電路原理 由圖 5可以看出，風(fēng)力發(fā)電與太陽(yáng)能光電池板發(fā)電，共同給蓄電池供電（為直流）。此時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池板和蓄電池又共同為直流負(fù)載供電（風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電經(jīng)過(guò)三相整流后便為直流）。 圖 5 控制電路原理 微型單片機(jī)系統(tǒng)對(duì)蓄電池兩端電壓進(jìn)行檢測(cè)：若蓄電池過(guò)充，則使繼電器開(kāi)充電回路，不再為 蓄電池供電；若檢測(cè)結(jié)果是蓄電池過(guò)放，則使繼電器 開(kāi)負(fù)載電路，不再為負(fù)載供電，而給蓄電池充電。為保護(hù)系統(tǒng) ,增加了二極管 b，它們的作用如下： 為蓄電池供電要求直流電壓。而風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)的是三相交流電。為了把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，增設(shè)的三相整流二極管組。 得光電板遭到破壞。 051 單片機(jī) 單片機(jī)是一種高度集成的芯片，它的內(nèi)容是一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)。由于風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 9 體積小，使得它在計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，過(guò)程及工業(yè)控制設(shè)備等領(lǐng)域應(yīng) 用廣泛。單片機(jī)是按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，所以它有很好的環(huán)境適應(yīng)能力和抗干擾能力。有很好的可靠性。 目前世界上常用的單片機(jī)有 8051、 設(shè)計(jì)主要采用 8051單片機(jī)作為微機(jī)控制的核心。 8051型號(hào)的單片機(jī)屬于單片機(jī) 列，為 的內(nèi)部只有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ 4 。 8051 單片機(jī)是在一塊芯片上集中了 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多功能的I/們都是通過(guò)片內(nèi)單一總線連接而成。其基本結(jié)構(gòu)依然是通用 上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上卻有了很大的變化。采用了特殊功能寄存器（ 集中控制方法。 次逼近式 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器 性介紹 路模擬輸入的 8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，逐次逼近式 片， 28線雙列直插式封裝。 片型逐次逼近式 A 部結(jié)構(gòu)如圖 6所示，它由 8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、 8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型 D 次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此， 處理 8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與 11。 圖 6 芯片的主要部分是一個(gè) 8 位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn) 換器和 8 位模擬轉(zhuǎn)換電路。風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 10 轉(zhuǎn)換器以 8個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間完成一位轉(zhuǎn)換值，在 64個(gè)脈沖后完成 8位的轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘由外電路提供，典型頻率為 6408 路模擬開(kāi)關(guān)由 3位二進(jìn)制信息控制，以完成對(duì)某一路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號(hào)鎖存在內(nèi)部的輸出鎖存器中，由輸出允許信號(hào)選通鎖存器即可在輸出線上得到轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。 809通過(guò)引腳 , 可輸入 8路單邊模擬輸入電壓。 位地址線 行鎖存 ,然后由譯碼器選通 8路中的一路進(jìn)行A/ 首先輸入 3位地址，并使 ，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A 之后 示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A 示 A 果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) 出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 單片機(jī)的連接 8051 通過(guò) 74碼器的輸出端 5Y 和讀、寫控制線來(lái)控制轉(zhuǎn)換器的模擬 輸入通道地址鎖存、啟動(dòng)和輸出允許。 809的時(shí)鐘頻率為 640換時(shí)間為 100 ，微機(jī)的時(shí)鐘頻率 5此系統(tǒng)時(shí)鐘必須經(jīng)分頻器分頻后接到 片的 腳上。另外， 可在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)發(fā)中斷請(qǐng)求脈沖，若用中斷輸入數(shù)據(jù)的方式則可利用 圖 7所示。 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 11 圖 7 示接口電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 光二極管和 晶顯示器。這兩種顯示器的成本低廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便。本 設(shè)計(jì)中采用的則是發(fā)光二極管。 示塊是發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種。共陰極 示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮；共陽(yáng)極 示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接 +5V 電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 系統(tǒng)中需要做出報(bào)警顯示的有圖中幾種情況。所以在設(shè)計(jì)中采用六路 一路代表一種狀態(tài)。 所有 5以它屬于共陽(yáng)極顯示器。當(dāng)某個(gè) 極管即會(huì)發(fā)光， 我們也就知道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，從而知道系統(tǒng)下一步工作。 每個(gè) 上 +5的大電流有可能燒壞 8051的接口。為了避免這一情況發(fā)生，我們接入 560電阻，可以使進(jìn)入 8051的電流在其允許的安全范圍內(nèi)，電路如圖 8所示。 圖 8 六路 頻電路 8051先要完成它們的時(shí)鐘配合。 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 12 選通信號(hào)的是由 8051的 8051的 大于 600了使得 們要對(duì) 8051 的 號(hào)進(jìn)行四分頻。其電路圖 9所示。 圖 9 四分頻電路結(jié)構(gòu)圖 本電路采用 D 觸發(fā)器進(jìn)行分頻。一個(gè) D 觸發(fā)器為 2 分頻。經(jīng)過(guò)兩個(gè) D 觸發(fā)器后， 8051的 號(hào)的時(shí)鐘頻率就變成了 500就能滿足 時(shí)鐘頻率要求了。 擬量輸入電路 系統(tǒng)控制的模擬量是蓄電池兩端的電壓。但是這個(gè)控制電壓并不能滿足微型計(jì)算機(jī)正常工作的電壓要求。因?yàn)槲覀円瓿傻男铍姵仉妷嚎刂剖鞘顾?01216 之間運(yùn)行，直接接受此電壓的是 工作電壓為5V。因而為了使系統(tǒng)正常工作，我們要把外部模擬量的輸入轉(zhuǎn)換為小于 5是設(shè)計(jì)了如圖 10所示。 圖 10 模擬量輸入電路 電路中電阻 可調(diào)電阻 節(jié) 端輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)值的時(shí)候，對(duì)應(yīng) V，運(yùn)算放大器 324接成電壓跟隨器電路，起阻抗隔離作用，電容 濾波作用，防止交流干擾；電容值小，抑制交流干擾。 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 13 電隔離器工作電路 光電耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成，并封閉在同一個(gè)不透明的管殼內(nèi)，由絕緣管的透明樹(shù)脂隔開(kāi)。 光電耦合器用途很多，如作為高壓開(kāi)關(guān)、信號(hào)隔離轉(zhuǎn)換、脈沖系統(tǒng)間的電平配比以及各種邏輯電路等。 圖 11 驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作電路 圖 11 所示電路為利用光電耦合器連接成的驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作電路，當(dāng) 發(fā)光二極管中產(chǎn)生電流，于是在對(duì)應(yīng)端產(chǎn)生電流，使 照指令的要求動(dòng)作。 圖 12 為利用光電耦合器連接成的反饋輸入電路，當(dāng) 常開(kāi)觸點(diǎn)動(dòng)作閉合，使電路接通，于是產(chǎn)生電流，使 生低電平，即可由軟件采集 據(jù)要求對(duì)系統(tǒng)采用相應(yīng)控制了。 圖 12 反饋輸入電路 變電路 利用 成的穩(wěn)壓逆變器電路。 一種固定頻率脈寬調(diào)制電路，它包含了開(kāi)關(guān)電源控制所需的全部功能，廣泛應(yīng)用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開(kāi)關(guān)電源。 種封裝形式，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的要求。其主要特性集成了全部的脈寬調(diào)制電路；片內(nèi)置線性鋸齒波振風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 14 蕩器；外置振蕩元件僅兩個(gè)（一個(gè)電阻和一個(gè)電容）；內(nèi)置誤差放大器；內(nèi)止5調(diào)整死區(qū)時(shí)間；內(nèi)置功率晶體管可提供 500驅(qū)動(dòng)能力；推或拉兩種輸出方式。 3所示 圖 13 部電路 控制信號(hào)由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時(shí)間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時(shí)間比較器具有 120輸入補(bǔ)償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時(shí)間約等于鋸齒波周期的 4%，當(dāng)輸出端接地，最大輸出占空比為 96%，而輸出端接參考電平時(shí)，占空比為 48%。當(dāng)把死區(qū)時(shí)間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在 0 間）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時(shí)間。脈沖寬度調(diào)制比較器為誤差放大器調(diào)節(jié)輸出脈寬提供了一個(gè)手段：當(dāng)反饋電壓從 ，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大 導(dǎo)通百分比時(shí)間中下降到零。兩個(gè)誤差放大器具有從 共模輸入范圍，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺(jué)得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調(diào)制器的反相輸入端進(jìn)行 “ 或 ” 運(yùn)算 。 逆變器的主要指標(biāo)： 出電壓： 220V10 ；輸出頻率： 50 ；輸出功率： 70W 150W；轉(zhuǎn)換效率：大于 85；逆變工作頻率： 3050逆變電路如圖 14 所示 。 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 15 圖 14 逆變電路 第 11、 12 腳構(gòu)成穩(wěn)壓取樣、誤差放大系統(tǒng)，正相輸入端 1 腳輸 入逆變器次級(jí)取樣繞組整流輸出的 15V 直流電壓，經(jīng) 壓，使第 1腳在逆變器正常工作時(shí)有近 樣電壓。反相輸入端 2 腳輸入 5由 14 腳輸出 )。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)， 1 腳電壓降低，誤差放大器輸出低電平，通過(guò) 路使輸出電壓升高。正常時(shí) 1 腳電壓值為 腳電壓值為 5V， 3 腳電壓值為 時(shí)輸出 壓為 235V(方波電壓 )。第 4 腳外接 定死區(qū)時(shí)間。正常電壓值為 5、 6 腳外接 定振蕩器三角波頻率為 100常時(shí) 5 腳電壓值 為 6 腳電壓值為 7 腳為共地。第 8、 11 腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)輸出三極管集電極，第 12 腳為 級(jí)供電端，此三端通過(guò)開(kāi)關(guān) S 控制 啟動(dòng) /停止，作為逆變器的控制開(kāi)關(guān)。當(dāng) 斷時(shí)， 輸出脈沖，因此開(kāi)關(guān)管 任何電流。 通時(shí)，此三腳電壓值為蓄電池的正極電壓。第 9、 10 腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)級(jí)三極管發(fā)射極，輸出兩路時(shí)序不同的正脈沖。正常時(shí)電壓值為 13、 14、 15 腳其中 14 腳輸出 5V 基準(zhǔn)電壓，使 13 腳有 5V 高電平，控制門電路，觸發(fā)器輸出兩路驅(qū)動(dòng)脈沖，用于推挽開(kāi)關(guān) 電路。第 15 腳外接 5V 電壓，構(gòu)成誤差放大器反相輸入基準(zhǔn)電壓，以使同相輸入端 16 腳構(gòu)成高電平保護(hù)輸入端。此接法中，當(dāng)?shù)?16 腳輸入大于 5V 的高電平時(shí)，可通過(guò)穩(wěn)壓作用降低輸出電壓，或關(guān)斷驅(qū)動(dòng)脈沖而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。在它激逆變器中輸出超壓的可能性幾乎沒(méi)有，故該電路中第 16 腳未用，由電阻 地。 6 軟件設(shè)計(jì) 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 16 合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)自然要完成硬件和軟件的協(xié)調(diào)使用，既不會(huì)因?yàn)檫^(guò)分強(qiáng)調(diào)硬件設(shè)備，而使系統(tǒng)昂貴而龐大，使用笨拙，且缺少基本的保護(hù)；也不會(huì)因?yàn)檫^(guò)分強(qiáng)調(diào)軟件，而使系統(tǒng)使用復(fù)雜，操作困難，自然也不希望因此影響到系統(tǒng)的運(yùn)行速度。 程 序流程圖如圖 15所示。 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 17 圖 15 程序流程圖 7 抗干擾問(wèn)題 所謂干擾，是指由于某種干擾源產(chǎn)生，并通過(guò)一定途徑，侵入電器裝備或調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，對(duì)裝備或系統(tǒng)的正常工作造成某種程度影響的一些動(dòng)態(tài)瞬變訊號(hào)或誤差訊號(hào)。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，產(chǎn)生干擾的途徑和方式比較多。本系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因主要有：繼電器動(dòng)作中電火花產(chǎn)生造成的干擾，電源擾動(dòng)產(chǎn)生的干擾，還有就是外部信號(hào)瞬間波動(dòng)或錯(cuò)誤信號(hào)也可能給系統(tǒng)帶來(lái)一定的干擾。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們采用了 光電耦合器就是考慮到抗干擾問(wèn)題，這是由光電耦合器結(jié)構(gòu)和自身的特點(diǎn)決定的： 光電耦合器的信號(hào)傳遞采用電 電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，設(shè) 計(jì)時(shí)器，時(shí)間常數(shù)為 10 微秒，也可申請(qǐng)中斷， 用 啟動(dòng)定時(shí)器 0 調(diào)用 程序 調(diào)用 用 主程序 斷服務(wù)程序 1 00？ 到一秒嗎 ？ 令 重新 始化 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 18 因此具有很高的絕緣電阻，可以達(dá)到 1010歐姆以上。并能承受 2000 伏以上的高壓，因而被耦合的兩個(gè)部分可以自成系統(tǒng)，也不需要 “ 共地 ” 。絕緣和輸出性能較好，能夠避免輸出端對(duì)輸入端可能產(chǎn)生的反饋和干擾。 光電耦合器作為開(kāi)關(guān)應(yīng)用時(shí)，具有耐用，可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn)。響應(yīng)時(shí)間一般為數(shù) 以內(nèi)，高速型光電耦合器的響應(yīng)時(shí)間有的甚至小于 10。 所以光電耦合器的使用是抗干擾問(wèn)題的很 好解決方案。 結(jié)論 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 19 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能光電板，風(fēng)力發(fā)電機(jī)，控制系統(tǒng)，蓄電池等幾部分組成。發(fā)電系統(tǒng)各部分容量的合理配置對(duì)保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠性非常重要。 光電系統(tǒng)是利用光電板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)蓄電池充電，最后用電負(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是供電可靠性高，運(yùn)行維護(hù)成本低，缺點(diǎn)是系統(tǒng)造價(jià)高。 風(fēng)電系統(tǒng)是利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)蓄電池充電。最后通過(guò)逆變器對(duì)用電負(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)發(fā)電量較高，造價(jià)較低 ，運(yùn)行維護(hù)成本低。缺點(diǎn)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)可靠性低。 由于太陽(yáng)能與風(fēng)能的互補(bǔ)性強(qiáng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補(bǔ)了風(fēng)電和光電獨(dú)立系統(tǒng)在資源上的缺陷。同時(shí)，風(fēng)電和光電系統(tǒng)在蓄電池和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的。 從能源上來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能與風(fēng)能在時(shí)間上和地域上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽(yáng)光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)很小，晚上太陽(yáng)落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風(fēng)能加強(qiáng)。在夏季，太陽(yáng)光強(qiáng)度大而風(fēng)小，冬季，太陽(yáng)光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。太陽(yáng)能和風(fēng)能在時(shí)間上的互補(bǔ)性使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性，而且太陽(yáng)能和風(fēng)能都是潔凈能源，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。所以風(fēng) 光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是資源條件最好的獨(dú)立系統(tǒng)。 致謝 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 20 大學(xué)生活即將結(jié)束，在學(xué)校的學(xué)習(xí)和生活中，我深切感受到了學(xué)校老師的和藹可親、諄諄教導(dǎo)，學(xué)生的互幫互助。這么溫馨的氛圍，培育了我們每一屆畢業(yè)生。借此機(jī)會(huì)，我想對(duì)學(xué)校的所有老師說(shuō)：老師，您辛苦了，我們會(huì)永遠(yuǎn)記住學(xué)校的。 在過(guò)去的生活中，我們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上都遇到了不少的困難，是老師給我們幫助，是老師不厭其煩的教誨我們，我們才學(xué)有所長(zhǎng)，健康成長(zhǎng)，走向成熟。我們才懂得了什么是奉獻(xiàn)，什么是耐心。在此向各位老師致謝。 尤其在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，老師都很辛 苦，給我指導(dǎo)和講解，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但使我對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)有了系統(tǒng)的了解和認(rèn)識(shí)。在此，我想對(duì)各位老師說(shuō)：謝謝您。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)和考核，自己動(dòng)手實(shí)踐，才知道自己理論知識(shí)的缺乏之處，這樣能學(xué)到更多的知識(shí)。既提高了實(shí)際應(yīng)用能力，又彌補(bǔ)了自己的漏洞。由于時(shí)間緊湊，設(shè)計(jì)中有很多不足之處，希望老師能指導(dǎo)。 參考資料 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 21 1 岳軍 ,賈大江 J2006,(02) 2 劉兆辰 J1996,(04) 3 杜榮華 ,張婧 ,王麗宏 ,張兆祥 J2007,(03) 4 艾斌 ,楊洪興 ,沈輝 ,廖顯伯 匹配設(shè)計(jì)實(shí)例 J2003,(05) 5 程節(jié)順 J2006,(10) 6 齊發(fā) J2005,(07) 7 李德孚 風(fēng) 互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用 J2006,( 8 強(qiáng)勁的風(fēng)能 J2004,(09) 9 武立志 J1994,(02) 10 郭繼高 1)J05) 11 劉煥平 ,韓樹(shù)新 ; 一種接口方法 J; 石家莊師范?？茖W(xué)校學(xué)報(bào) ; 2002年 02期 ; 12 魏云峰 ; 新型逆變器及其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究 D;東北農(nóng)業(yè)大學(xué) ; 2007年 13 o，1997 14 C a 錄 1 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 22 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 23 附錄 2 0000H 000 斷服務(wù)子程序： 0010H ；中斷服務(wù)程序 ；計(jì)數(shù)器 #100 , ； 00（到 1 秒？）否去 #00H ； #8008H #0 ；置時(shí)間常數(shù)為 10s #82H ；允許 ；啟動(dòng)定時(shí)器 ；中斷返回 主程序： 0090H ；主程序 #00H ； 計(jì)數(shù)器 0 #81H ； #82H ； #0 ；定時(shí)常數(shù) 10#0 ； ；啟動(dòng)定時(shí)器 ；調(diào) A ；存結(jié)果在 ；調(diào)“過(guò)充”子程序 ；調(diào)“過(guò)放”子程序 ；轉(zhuǎn)至 環(huán) 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 24 A/樣、濾波子程序： 0120H ； A/濾波電路 #0000H ； A ， #01H ；選中通道 1，將標(biāo)準(zhǔn)電源 A ；送入 A/D # ； A ， #00H ； A ；啟動(dòng) A/ ；轉(zhuǎn)換完則繼續(xù) ；未完則等待 A ， ；取入轉(zhuǎn)換結(jié)果 ， # ；等于 等則去 ；等于則去 ；清 ，發(fā)信號(hào) A/ ；轉(zhuǎn) ；清 ， #00H ； ， #00H ； ， #08H ；計(jì)數(shù)器 ， #0000H ； A ， #00H ；選中通道 0送入蓄電池 A ；模擬電壓 # ； A ， #00H ； A ；啟動(dòng) A/D ；轉(zhuǎn)換完則繼續(xù) ；未完則等待 A ， ；取入轉(zhuǎn)換結(jié)果 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 25 C ；清 除進(jìn)位 C A ， ； ， A ； A ， ；此次結(jié)果與上次結(jié)果 A ， #00H ；相加，放在 1中 ；計(jì)數(shù)器 #00H ， ； 轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)換下一電壓 #3 ； 等于 0，結(jié)束 8個(gè)轉(zhuǎn)換，置 C ；清 C A ， ； ； A ； A ； A ， ； A ；完成 8個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果和的 A ；平均值濾波 ； A ， ；將最后的濾波結(jié)果送入 A ；返回 “過(guò)充”檢測(cè)、控制子程序： 0200H ；過(guò)充檢測(cè)子程序 A ；存 A C ；清 C A， #0010H ； ；未過(guò)充轉(zhuǎn)至 ；過(guò)充則令 ；并發(fā)信號(hào)使 作，斷開(kāi)充電回路 C， ；取入此時(shí) 風(fēng)力 /光伏混合發(fā)電系統(tǒng)的匹配性及運(yùn)行特性分析 26 ； ； ；轉(zhuǎn)回重新檢測(cè) ；清除報(bào)警顯示 ；調(diào)“ 程序 A ；存 A C ；清 C A， #00 ； ；不過(guò)充了， 轉(zhuǎn)至 ；仍過(guò)充，轉(zhuǎn)至繼續(xù)檢測(cè) ；使 ；清除過(guò)充報(bào)警 C， ；取入 ；動(dòng)作