精品資料（2021-2022年收藏的）本科畢業(yè)論文風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件

1、淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)學(xué)生姓名蔡亞學(xué) 號330941051院 (系)文通學(xué)院專 業(yè)電氣工程及其自動化題 目風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件部分指導(dǎo)教師 周凱杰 助教/碩士2013年5月摘 要： 由于不斷增加的能源危機(jī)和環(huán)境惡化，風(fēng)和光伏發(fā)電是最有前途的新型能源技術(shù)。此系統(tǒng)可將風(fēng)能與太陽能合理的結(jié)合互補(bǔ)，風(fēng)光互補(bǔ)型路燈是利用太陽能組件的光生伏特效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)換為電能，以及風(fēng)力發(fā)電將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，并儲存在蓄電池中供負(fù)載使用，它是集太陽能光伏技術(shù)、風(fēng)能發(fā)電技術(shù)、蓄電池技術(shù)、照明光源技術(shù)于一體的新興技術(shù)。用MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)來控制整個(gè)電路，在電路中利用光敏電阻來對路燈的開與關(guān)進(jìn)行控制，最后M

2、ATLAB對MPPT算法進(jìn)行仿真比較結(jié)果表明，論文所采用的控制方法更優(yōu)越。關(guān)鍵詞：新型能源,風(fēng)光互補(bǔ),MPPT仿真 Abstract:Due to the increasing energy crisis and environmental degradation, wind-solar hybrid is the most promising new energy technologies. This system can be a reasonable combination of wind and solar complementary, wind and solar street li

3、ght use of solar energy components of the photovoltaic effect, converting light energy into electrical energy, and wind power wind energy into electrical energy and stored in batteries for load use, it is the solar photovoltaic technology, wind power generation technology, battery technology, the il

4、lumination light source technology in one of the emerging technologies. MCS-51 microcontroller system to control the entire circuit, the photosensitive resistor in the circuit to control street lights on and off, finally use the MATLAB for MPPT simulation,prove the best way to control.Key words: new

5、 energy ,wind-solar hybrid ,MPPT simulation目 錄1 緒論51.1 研究背景51.2 我國太陽能，風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢51.3 本課題研究的意義62 風(fēng)光互補(bǔ)智能系統(tǒng)的基本原理72.1 傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理82.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及原理92.3 蓄電系統(tǒng)112.4 橋式整流、濾波電路142.5 負(fù)載跟蹤控制152.6 光源跟蹤控制152.7 運(yùn)行保護(hù)控制153 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的控制163.1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的概述133.2 風(fēng)力控制器的方框原理圖143.3 風(fēng)力發(fā)電控制圖策略153.4 路燈定時(shí)控制173.5 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)時(shí)間控制部分的硬件實(shí)現(xiàn)1

6、84 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工況分析與仿真214.1 系統(tǒng)工況分析214.2 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的充放電電路234.3 MPPT算法仿真25結(jié)論25參考文獻(xiàn)26附錄26致謝291 緒論 1.1 研究背景 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們的生活更美好，但我們周圍的環(huán)境越來越差，一次能源的性質(zhì)越來越少，所以被迫去尋找新能源。我們發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)一的能源，能源效率不高，成本相對是比較高的，所以我們必須尋求新的能源互補(bǔ)的技術(shù)，合理利用兩種或兩種以上的互補(bǔ)利用的新能源技術(shù)，使各種互補(bǔ)能源的能量儲存的能量比較強(qiáng)的情況下，儲存的能量釋放能量的情況下合理使用能源相對較弱。隨著地球資源變得越來越稀缺，基礎(chǔ)能源的投資成本上升，以及各種安全和

7、污染問題可謂無處不在，太陽能作為一種“取之不盡，用之不竭”越來越多的環(huán)保新能源更重要。1.2 我國太陽能、風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢1.2.1 太陽能發(fā)電的發(fā)展趨勢 長期以來，人們一直在努力研究利用太陽能?？芍^是取之不盡，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右,太陽表面的能量相當(dāng)于全球所需總能量的3-4倍。其次，宇宙空間沒有晝夜和四季之分，沒有烏云和陰影，輻射能量十分穩(wěn)定。從而產(chǎn)生比地面相對簡單的系統(tǒng)，而且在無重量、高真空的宇宙環(huán)境中，的設(shè)備部件的強(qiáng)度要求不太高。此外，太陽相比石油，煤炭和其他化石燃料，不會導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”和全球氣候變化，也不會造成環(huán)境污染。正因?yàn)槿绱?，許多國家的重視利用太陽能，

8、我們都在競相開發(fā)的各種光學(xué)和光電新材料，擴(kuò)大利用太陽能應(yīng)用。尤其是在過去的10年中，在石油可開采量日漸見底，兩大危機(jī)和生態(tài)環(huán)境日益惡化，越來越多的人期待太陽能時(shí)代“，從發(fā)電，供熱，供水，各種太陽能發(fā)電廠，這是廣泛使用的，在某些方面，利用太陽能已進(jìn)入實(shí)用化階段。1.2.2 風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨1 風(fēng)力發(fā)電成本將大幅降低隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的改進(jìn)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)將被越來越便宜和高效的。增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量在基礎(chǔ)設(shè)施的投資來降低成本，而且同樣的裝機(jī)容量需要更少數(shù)目的機(jī)組，這也節(jié)約了成本。減少融資成本和有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者，項(xiàng)目開發(fā)成本也可以相應(yīng)降低。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可靠性的改進(jìn)也減少了運(yùn)行和維護(hù)的平均成本?？傮w

9、上，風(fēng)力發(fā)電成本將得到大幅降低。2 技術(shù)裝備國產(chǎn)化比例必然提高 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和設(shè)備，中國的風(fēng)電設(shè)備制造能力和技術(shù)水平，降低風(fēng)力發(fā)電的成本，提高市場競爭力，促進(jìn)中國風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展為大規(guī)模商用奠定了基礎(chǔ)。它的意義不僅僅在于降低風(fēng)力發(fā)電成本，還將推動形成中國的風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)業(yè)，我們的優(yōu)勢走向國際市場。3 海上風(fēng)力發(fā)電悄然興起并將成為重要能源形式 海上有豐富的風(fēng)能資源和廣闊平坦的區(qū)域，最近成為海上風(fēng)電技術(shù)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。多兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)營的海上風(fēng)電場是國內(nèi)和國際風(fēng)能利用的新趨勢。隨著時(shí)代的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展，陸地上發(fā)電機(jī)組的總?cè)藬?shù)已經(jīng)飽和，海上風(fēng)電場將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)。海上風(fēng)力發(fā)電是近年來國際

10、風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，發(fā)展新的領(lǐng)域，是方向中的方向。 4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不斷向大型化發(fā)展 隨著現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是，保持大規(guī)模發(fā)展。在一般情況下，有兩個(gè)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展模式?；谕恋氐娘L(fēng)電，低風(fēng)速發(fā)電技術(shù)，主要機(jī)型的方向是2-5兆瓦的大型風(fēng)力渦輪機(jī)，這種模式是向電網(wǎng)的輸電。海上風(fēng)電，主要用于在相對較淺的近岸海域，安裝5MW以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，布置大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場，這種模式的主要制約因素是規(guī)劃建設(shè)風(fēng)電場的成本，但海上風(fēng)電的優(yōu)勢是顯而易見的，即不占用土地，海上風(fēng)能資源。1.3 本課題的研究意義 傳統(tǒng)的單一的風(fēng)能或太陽能發(fā)電系統(tǒng)，可能會導(dǎo)致全國大部分地區(qū)在一個(gè)特定的時(shí)間，將會能源

11、不夠用枯竭，如果使用風(fēng)能和太陽能可以解決單一能源的不足。了解大部分城市，已幾乎成為中國的風(fēng)能和太陽能路燈的基本設(shè)施城市建設(shè)，在我國目前絕大多數(shù)單一的傳統(tǒng)供應(yīng)電能使用。城市發(fā)展，道路建設(shè)，路燈架設(shè)，這是巨大的能源消耗，在這個(gè)能源短缺時(shí)代，我們怎么能這樣被消耗？新的措施，以減少能源消耗，而且可以在不影響城市的發(fā)展，它是必要的可以更換能量，尋找新的措施減少能源的消耗但又不影響城市的發(fā)展，根據(jù)初步了解引進(jìn)風(fēng)能和太陽能的使用，既不浪費(fèi)了大量的能源消耗，不污染環(huán)境的新型路燈風(fēng)光互補(bǔ)是我們新的城市綠色低碳生活的趨勢。2 風(fēng)光互補(bǔ)智能系統(tǒng)的基本原理太陽能太陽能光電板風(fēng)力發(fā)電站風(fēng)能風(fēng)光互補(bǔ)控制器整流器蓄電池組逆

12、變器交流用電器直流負(fù)載圖2.1 風(fēng)光互補(bǔ)智能系統(tǒng)方框圖 從節(jié)能的角度來看，整個(gè)的風(fēng)能和太陽能的智能系統(tǒng)包括能源生產(chǎn)，儲存，消耗三個(gè)部分。風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的部分，能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)，分別不確定性的風(fēng)能、太陽能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的能源，最大可能消除能源供應(yīng)和需求，由于天氣和其他因素之間的不平衡，引進(jìn)電池的能量匹配來調(diào)整與平衡，承擔(dān)的儲能電池系統(tǒng)，是指各種電氣負(fù)載的能量消耗，有兩種類型的流負(fù)載和交流負(fù)載。匹配的直流負(fù)載的工作電壓可以直接連接到電路，工作電壓不匹配，然后通過一個(gè)直流負(fù)載通過直流變換器后接入電路；交流負(fù)載連入電路時(shí)需要配備逆變器。2.1 傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理2.1.1 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理 將風(fēng)

13、能轉(zhuǎn)換動力機(jī)械，工作機(jī)械，也被稱為風(fēng)車。廣義地說，它是一個(gè)以太陽光作為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱利用引擎。利用自然能源的風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)電作為備用電源，但可以長期使用。風(fēng)力發(fā)電的原理，風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，通過增壓器的旋轉(zhuǎn)速度更快，推動發(fā)電機(jī)發(fā)電。根據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約（微風(fēng)的程度）是每秒三公尺的微風(fēng)速度，便可以開始發(fā)電。保護(hù)電路的電源，逆變器，蓄電池化學(xué)成220V交流電源，方可確保系統(tǒng)的穩(wěn)定。機(jī)械連接與功率傳遞水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)葉片連接，將轉(zhuǎn)矩傳遞到發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸通過齒輪箱及其高速軸與萬能彈性耦合，這種耦合應(yīng)具有良好的吸收阻尼和震動的特性，吸收適量的徑向，軸向和一定角度的偏移，并且聯(lián)軸器可阻止機(jī)

14、制超載。另一種直驅(qū)型風(fēng)機(jī)槳葉通過齒輪箱與電機(jī)風(fēng)扇電機(jī)直接連接1。2.1.2 風(fēng)機(jī)輸出特性 風(fēng)力渦輪機(jī)的啟動，需要一定量的轉(zhuǎn)矩克服內(nèi)部電阻，這一刻被稱為起動轉(zhuǎn)矩。的起動轉(zhuǎn)矩和變速機(jī)構(gòu)的摩擦阻力，從而有一個(gè)最低的工作風(fēng)速，風(fēng)速大于fmin風(fēng)力渦輪機(jī)的工作。當(dāng)風(fēng)速超過設(shè)定值時(shí)，基于安全方面的考慮，風(fēng)力渦輪機(jī)，應(yīng)停止運(yùn)行，還設(shè)置了最大經(jīng)營風(fēng)fmax這個(gè)值和材料強(qiáng)度的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。在之間的fminfmax風(fēng)速稱為風(fēng)速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率，稱為額定風(fēng)速達(dá)到額定功率的風(fēng)。要充分利用風(fēng)，根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)能資源確定fmin和額定風(fēng)速，然后選擇合適的機(jī)型。 風(fēng)力機(jī)只能從風(fēng)能中獲取小部分能量，吸收能量的程度可用風(fēng)能利用

15、系數(shù)Cp來衡量。對于一臺實(shí)際的風(fēng)力機(jī)，其機(jī)械功率Pm可以用下式表 (2.1) PW是由風(fēng)輪的風(fēng)能掃過的面積，D為轉(zhuǎn)子 直徑; CP為風(fēng)能利用系數(shù)，它不是一個(gè)恒定值，風(fēng)速的變化，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和風(fēng)扇葉片參數(shù)變化，是風(fēng)輪遠(yuǎn)前方風(fēng)速。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)及控制系統(tǒng)承擔(dān)的功能的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電機(jī)直接決定的轉(zhuǎn)換過程中，效率和輸出功率質(zhì)量的性能。因此，選擇合適的發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電工作的重要組成部分。工程上使用風(fēng)速功率曲線來表示風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性2。2.1.3 風(fēng)機(jī)的選擇本系統(tǒng)選用300W磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)機(jī)輸出三相交流電，經(jīng)過風(fēng)光智能控制器給蓄電池充電。 全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的低風(fēng)速區(qū)域開發(fā)的應(yīng)用程

16、序與全尾款推力軸承永磁懸浮風(fēng)力壓力引起的軸向摩擦力，以減少傳統(tǒng)風(fēng)扇葉輪上的軸向壓力增加，因?yàn)槭菍榇笮惋L(fēng)力葉輪旋轉(zhuǎn)軸向摩擦力的作用下，這是提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，減小軸向摩擦，并增加發(fā)電能力是顯著的，而旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子系統(tǒng)徑向摩擦力可減小70或更多，大大降低了摩擦阻力，起始風(fēng)速為1.5米/秒，明顯優(yōu)于普通的風(fēng)力渦輪機(jī)A、在性能方面：新一代專利的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的徑向磁結(jié)構(gòu)，無滑環(huán)，勵磁繞組，定子和轉(zhuǎn)子的氣隙大，使發(fā)電機(jī)具有低速發(fā)電性能，高效率，高比功率大的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)高速的應(yīng)用程序的使用。B、可靠性強(qiáng)：采用全永磁懸浮軸承，使整個(gè)轉(zhuǎn)子微摩擦狀態(tài)，然后使用專用的輔助軸承寬系列雙橡膠圈密封軸承（包括長壽命，高低溫

17、潤滑脂）;浸泡先進(jìn)真空技術(shù)發(fā)電機(jī)，可靠性高，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，免維護(hù)的特點(diǎn)，同時(shí)使發(fā)生器，在極其惡劣的環(huán)境條件下可靠地工作。以下為技術(shù)參數(shù)：型 號FD1.5-0.30/10C安全風(fēng)速:50.0米/秒葉片直徑：1.5米額定直流輸出:12V / 24V起動風(fēng)速:1.5米/秒額定功率:300W切入風(fēng)速:2.5米/秒過風(fēng)保護(hù)方式電磁制動額定風(fēng)速:10米/秒2.1.4 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的不足 最簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組也可以是由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分組成的，葉輪和發(fā)電機(jī)的作用下葉輪上的空氣流的動能，動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，從而推動旋轉(zhuǎn)的葉輪。如果連接到軸上和葉輪，將被驅(qū)動發(fā)電機(jī)軸發(fā)生器發(fā)出電。但風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的不足也非常明顯

18、，主要有幾點(diǎn)： 1） 噪聲，視覺污染給人們的生活帶來不便并且造成了一些污染； 2） 在當(dāng)今土地資源匱乏的情況下增加了資源消費(fèi)； 3) 不穩(wěn)定，不可控，風(fēng)是自然形成而不受人有效的控制； 4）由于材料成本還是技術(shù)成本都比較高，所以不能普遍的使用風(fēng)力； 5)大量的建造風(fēng)力發(fā)電的設(shè)備讓鳥類沒有地方棲息，破壞了生態(tài)壞境。2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及原理2.2.1 太陽能電池的工作原理 光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。在偏遠(yuǎn)地區(qū)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源，陰極保護(hù)，太陽能路燈，以及各種用電池可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏電站供電系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立光伏系統(tǒng)。圖2.2是一個(gè)獨(dú)立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的概略

19、結(jié)構(gòu)圖，光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能電池，阻塞二極管，調(diào)整控制器和電池。圖2.2 為一獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2 太陽能陣列的等效電路 太陽能電池I-V特性與太陽輻射強(qiáng)度S和太陽能電池溫度T有極大關(guān)系，即有I =f (U ,S ,T)。采用單結(jié)晶硅為材料的太陽能電池電路原理如圖2.3所示圖2.3 太陽能電池等效電路原理圖 由于器件響應(yīng)時(shí)間比光伏系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)要小很多，因此結(jié)電容可以忽略。為沿電池邊緣的等效并聯(lián)電阻，為等效串聯(lián)電阻。由圖2.3的太陽能太陽能電池等效電路得出： （2.2）其中：I是太陽能模塊輸出電流， IL是光生電流，ID是流過二極管電流，Ish是太陽能模塊漏電流。2.2.3

20、 太陽能電池板的選擇 多晶硅太陽能電池與單晶硅比較，因?yàn)槭褂脝尉Ч栊∮?，成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅電池，具有獨(dú)特的優(yōu)勢。然而，因?yàn)樗谴嬖诘拿黠@缺陷的晶界，位錯，導(dǎo)致多晶硅光電轉(zhuǎn)換率一直無法突破屏障的20，低于硅太陽能電池。實(shí)驗(yàn)室常規(guī)硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率最高為18，10的轉(zhuǎn)換效率的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。然而，格魯吉亞研究所光伏中心使用磷吸雜和雙減反射膜技術(shù)，電池效率達(dá)到18.6;新南威爾士大學(xué)的PERL的太陽能中心使用類似的電池技術(shù)，電池效率達(dá)到19.8;日本Kysera公司技術(shù)，采用PECVD氮化硅鈍化及抗反射扮演著雙重角色，再加上表面紋理和背表面場技術(shù)，15×15Cln的區(qū)域多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率為1

21、7.1，這種電池技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，商業(yè)化電池效率在14以上。最近德國弗勞恩霍夫協(xié)會的研究人員采用新技術(shù)，使世界上第一臺多晶太陽能電池轉(zhuǎn)換率達(dá)到20.3。如在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模使用這項(xiàng)新技術(shù)，成本低的優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，預(yù)計(jì)多晶硅太陽能電池將很快占領(lǐng)市場。 該設(shè)計(jì)采用了太陽能電池的性能指標(biāo)：75W多晶硅太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率15，從性能和項(xiàng)目實(shí)施的角度著想，選擇太陽能多晶硅電池板更好3。2.2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)弊端 1光電轉(zhuǎn)換率是很低的。太陽能光電轉(zhuǎn)換效率低，仍然是全國乃至世界作為一個(gè)完整的研究小組一直希望妥善解決問題。 2光伏發(fā)電需要大量的面積。太陽能電池板正越來越多地在城市建筑的屋頂，墻面

22、的裝飾，成為一個(gè)座成為一座座所謂“清潔無污染”的清潔電站，但是這種被稱為“綠色電站”背后，潛伏著一個(gè)所謂的”清潔無污染的太陽能電站。一系列的高能耗，高污染的生產(chǎn)過程。這種電池面積擴(kuò)大降低效率。這是另一個(gè)太陽能發(fā)電需要充足的陽光和大面積區(qū)域的矛盾。 3所需要的復(fù)雜照明要求。太陽能發(fā)電的必要條件是光照指數(shù)，如果在陰雨天，天氣悶熱的情況下，轉(zhuǎn)換效率將大大降低太陽能光伏發(fā)電效果，但是，該系統(tǒng)還需要連續(xù)不斷地供電。 4光伏發(fā)電成本太高。的太陽能電池板的效率只達(dá)到22，但目前的晶體硅太陽能電池晶片的主要材料，但是，使用的硅太陽能電池板中央，高純度為99.9999。硅技術(shù)由德國，日本，美國和其他幾個(gè)公司壟斷

23、，但國內(nèi)高端材料的研發(fā)需求。可以想像，太陽能硅都是進(jìn)口的。這是值得很多錢，成本太高。2.3 蓄電系統(tǒng)2.3.1 蓄電池的特性 蓄電池的工作特性包括：靜止電動勢、內(nèi)阻、充電特性和放電特性。而我們通常所說的靜止電動勢就是蓄電池處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，正負(fù)極板之間的電位差（即開路電壓）稱為靜止電動勢。蓄電池的內(nèi)阻就是電流流過蓄電池時(shí)所受到的阻力，蓄電池的內(nèi)阻包括以下幾部分：（1）極板內(nèi)阻很小，隨活性物質(zhì)的變化而變化，充電時(shí)變小，放電時(shí)變大；（2）隔板內(nèi)阻與材料有關(guān)；（3）電解液內(nèi)阻溫度升高，內(nèi)阻下降；（4）聯(lián)條內(nèi)阻很小，為定值。在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓UC和電解液密度25隨時(shí)間C而變化的規(guī)律，這個(gè)就

24、是我們說的充電特性?？墒窃诤懔鞣烹娺^程中，蓄電池的端電壓Uf和電解液密度25隨時(shí)間f而變化的規(guī)律。在密度為1.051.30g/cm3范圍內(nèi) ES=0.85+25（V） (2.3)其中，25（V）為25時(shí)電解液的相對密度25=T+0.0007（T-25） (2.4)2.3.2 鉛蓄電池的工作原理 鉛蓄電池屬于二次電池，其充放電過程是一種可逆式電化學(xué)反應(yīng)。由于鉛蓄電池的電解液是硫酸水溶液，所以在充放電過程中，蓄電池內(nèi)電流的形成就是靠正負(fù)離子的反方向運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。一、 鉛蓄電池的放電過程 鉛蓄電池的放電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。蓄電池供給外電路電流時(shí)稱為放電，放電時(shí)電流從正極流出，經(jīng)用電器流向負(fù)

25、極。在蓄電池內(nèi)部的電流方向則與上述方向相反，電流是從負(fù)極流向正極的。在電流的作用下，電解液內(nèi)部處于電離狀態(tài)，硫酸和正負(fù)極板上的活性物質(zhì)反應(yīng)形成硫酸鉛，硫酸量逐漸減少，硫酸中的氫和正負(fù)極板上的二氧化鉛的氧氣發(fā)生反應(yīng)變成水。根椐電解液相對密度的大小可以判斷蓄電池的放電程度和確定放電終了的主要標(biāo)志。必需注意在正常使用情況下，蓄電池不宜放電過度，否則，將使和活性物質(zhì)在一起的細(xì)小硫酸鉛結(jié)成較大的結(jié)晶，增大了極板電阻，影響充電時(shí)的還原。整個(gè)放電過程的化學(xué)反應(yīng)式是： PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O (2.5）二、 鉛蓄電池的充電過程 鉛蓄電池的充電過程是電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的過程。若使鉛蓄

26、電池在放電終了后，使正負(fù)極板上的生成物質(zhì)恢復(fù)為原來的活性物質(zhì)，就必須具備一定的條件，這個(gè)條件是利用直流電源進(jìn)行充電。 充電的過程與放電過程正好相反，鉛蓄電池內(nèi)部電流方向是從正極流向負(fù)極，充電的電流即從負(fù)極流出，經(jīng)過充電設(shè)備流向正極。在充電電流的作用下，正負(fù)極板上硫酸鉛分形成二氧化鉛和鉛，硫酸反回電解液中，當(dāng)電池充電后，兩極板活性物質(zhì)被恢復(fù)為原來的狀態(tài)，而且電解液中的硫酸成份增加，水份減少。鉛蓄電池充電終期可由電解液相對密度的大小來判斷。充電終期時(shí)，由于正負(fù)極上的硫酸鉛（PbSO4）已大部分轉(zhuǎn)變成二氧化鉛（PbO2）和海綿狀鉛（Pb）。如果再繼續(xù)充電，充電電流只能起分解水（H2O）的作用，結(jié)果在

27、負(fù)極板便有氫氣逸出（H2）,在正極板則有氧氣（O2）逸出，形成強(qiáng)烈的冒氣現(xiàn)象。因此充電終期，電流不宜過大，否則，產(chǎn)生氣泡過于劇烈，易使極板活性物質(zhì)脫落，所以充電電流應(yīng)適當(dāng)?shù)臏p小4。整個(gè)充電過程的化學(xué)反應(yīng)式是： 2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4 （2.6）2.3.4 蓄電池的選擇鉛酸蓄電池-免維護(hù)蓄電池:1、壽命：6年以上2、電池倉：須滿足埋地、密封、防水、防潮、防凍要求。要采用防盜螺絲，并具有蓄電池防盜措施。3、點(diǎn)亮?xí)r間：太陽能蓄電池充滿電可滿足3個(gè)晚上的道路照明使用。2.3.5 蓄電池的工作溫度影響?yīng)毩⑦\(yùn)行的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，電池的關(guān)鍵部件，它的主要作用是存儲和調(diào)節(jié)功率

28、，我國還沒有專門用于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池，而是使用了傳統(tǒng)的鉛酸電池，主要類型：固定式鉛酸蓄電池，工業(yè)型密封電池，小型密封電池、啟動型蓄電池等.溫度是影響蓄電池使用壽命的主要因素之一.蓄電池的工作受到溫度影響的主要表現(xiàn)在蓄電池的容量上和壽命上，由于蓄電池在低溫或高溫環(huán)境工作都會影響其工作性能，尤其是在低溫下，其工作容量將會下降很多，這是蓄電池特性所決定的。在地表下1米-1.5米處，其環(huán)境溫度受地溫的影響較明顯，起到一定的“恒溫”作用，使其在冬季溫度覺地表以上高，在夏季炎熱時(shí)又比地表上溫度低，有利于蓄電池性能的發(fā)揮。由于發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。電池容量的

29、選擇一般要遵循以下原則：首先，以滿足夜間照明，白天的能量盡可能的前提下，向下存放電池組，而且還能夠存儲連續(xù)陰雨天，夜間照明，以滿足能源需求。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要，電池過大，而電池則一直處于虧電狀態(tài)，影響電池壽命，但浪費(fèi)了。電池應(yīng)該是太陽能電池，用電負(fù)荷（路燈）來匹配?？梢允且粋€(gè)簡單的方法來確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負(fù)載功率，系統(tǒng)工作正常高出四倍以上。太陽能電池的電壓超過電池電壓是20%-30%，以保證正常的電池的負(fù)極。電池的容量必須大于6倍的消耗比適當(dāng)?shù)呢?fù)載。2.4橋式整流、濾波電路2.4.1 單相橋式整流濾波電路圖2.4 單相橋式整流電路圖及波形圖單相橋式整流

30、電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路。在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖2.4左圖的電路圖可知：當(dāng)正半周時(shí)，二極管D1，D3導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電阻，得到的正半周期的正弦波。負(fù)半周時(shí)，二極管D2，D4導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電阻器，以獲得負(fù)半周期的正弦波。合成后的負(fù)半周的負(fù)載電阻，從而在同一個(gè)方向的單向脈動電壓。2.4.2 三相橋式整流濾波電路圖2.5 三相橋式整流電路電路圖由于風(fēng)機(jī)是一個(gè)三相交流電的發(fā)電時(shí)，就需要使用三相整流橋整流濾波電路，具體電路2.5所示。三相橋式整流電路的工作原理，分析方法和單相橋式整流電路基本相同，這里就不再重復(fù)分析。單相橋式整流電路的三相

31、橋式整流電路，即太陽能電池，風(fēng)產(chǎn)生的交流電流轉(zhuǎn)換成直流電路，因此電池的充電操作。2.5 負(fù)載跟蹤控制 負(fù)載跟蹤控制環(huán)節(jié)和功耗方面的發(fā)電功率匹配控制。負(fù)載的不確定性要求系 統(tǒng)輸出的能量應(yīng)與蓄電池和負(fù)載所需求的能量相匹配，負(fù)載所需求能量不多時(shí)，該系統(tǒng)將不再需要跟蹤最大功率點(diǎn)的太陽能電池板的輸出。 根據(jù)系統(tǒng)要求，在電池板輸出能量大于負(fù)載需求能量時(shí)，對太陽能電池板負(fù)載跟蹤控制?？刂破饔?jì)算可接受的最大負(fù)載電流，電池電流和電池的端電壓值，計(jì)算出的負(fù)載和電池電源的需求，并且該電源的太陽能電池板的輸出功率作為基準(zhǔn)值的值，利用PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)DC/DC占空比實(shí)現(xiàn)功率匹配。2.6 光源跟蹤控制 要提高有效時(shí)間的光照

32、和太陽能電池板發(fā)電效率，可跟蹤光源的太陽能電池板開始被應(yīng)用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中。光敏傳感器和驅(qū)動電機(jī)的基礎(chǔ)上，常規(guī)的太陽能電池板，該系統(tǒng)可以通過一個(gè)特定的設(shè)備，光源跟蹤控制的仰角和方位角的面板。 光源跟蹤控制技術(shù)，可以有效地利用太陽能資源，增加發(fā)電能力。然而光源跟蹤裝置電能消耗較大，他們失去了一定的實(shí)用價(jià)值。該控制技術(shù)是適用于光源不穩(wěn)定或快速變化的場合。 基于特定的場合所設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)，太陽能電池板光源跟蹤控制，使用光電晶體管作為感光傳感器，驅(qū)動電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制過程為：早上選擇跟蹤太陽位置，太陽能電池板接收太陽輻射最強(qiáng)，當(dāng)太陽下山，或返回到初始位

33、置朝向東方的天空光板差，再次檢測初升的太陽或天空光變得更強(qiáng)，繼續(xù)按照光源。通過控制技術(shù)，照射角度的變化所造成的風(fēng)力和太陽能發(fā)電系統(tǒng)和地理位置的變化是很大的。2.7 運(yùn)行保護(hù)控制 當(dāng)風(fēng)機(jī)在對蓄電池進(jìn)行充電運(yùn)行時(shí)，如果整流橋發(fā)生故障，或者斷開風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄電池之間的連接，風(fēng)力渦輪機(jī)將不能夠通過整流電路轉(zhuǎn)換成直流電能，因此無法對蓄電池進(jìn)行充電。而此時(shí)，而此時(shí)，風(fēng)力渦輪葉片的速度快速增加，輸出線電壓會上升，會導(dǎo)致嚴(yán)重的風(fēng)輪飛車，損壞風(fēng)扇的機(jī)械結(jié)構(gòu)。但在斷開連接的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電池之間的擊穿整流二極管?？刂破餍枰L(fēng)力渦輪機(jī)控制進(jìn)行有效的保護(hù)。 通常的保護(hù)控制時(shí)的最大安全速度，所述風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力渦

34、輪機(jī)的速度達(dá)到限制值時(shí)，或線電壓高于設(shè)定的保護(hù)電壓的風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出端，系統(tǒng)一步一步削減卸負(fù)載限速，保護(hù)風(fēng)力渦輪機(jī)。渦輪機(jī)的保護(hù)和控制，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以避免事故的發(fā)生;在常規(guī)運(yùn)行的保護(hù)和控制的基礎(chǔ)上，為了防止誤動作的控制器，但也設(shè)置一個(gè)手動閘門手動切入卸荷負(fù)載來實(shí)現(xiàn)上述方法超速保護(hù)保護(hù)控制該系統(tǒng)中采用滿足高電池電壓和充電電流逐漸減小到一定值，然后開始卸負(fù)載，以避免急劇上升，由于風(fēng)速過大電池電壓開始卸負(fù)載，無需充電或放電。3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的控制3.1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)概述 風(fēng)能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，系統(tǒng)控制器，蓄電池和逆變器部分。其中的光電系統(tǒng)是利用光電板將太

35、陽能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對用電負(fù)荷供電。這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是提供高可靠性，低運(yùn)行和維護(hù)成本，缺點(diǎn)是成本高的系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過控制器對電池進(jìn)行充電，最后通過逆變器供電的電力負(fù)荷。這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是一個(gè)系統(tǒng)的輸出功率更高，成本低，低的操作和維護(hù)成本;小型風(fēng)力渦輪機(jī)的缺點(diǎn)是可靠性低。另此外，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)有一個(gè)共同的缺陷是導(dǎo)致資源的不確定性，導(dǎo)致發(fā)電與用電負(fù)荷的不平衡，風(fēng)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲能電池穩(wěn)定，但發(fā)電量一天天氣的影響很大，會導(dǎo)致系統(tǒng)的電池長期虧電。由于太陽能和風(fēng)能風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)彌補(bǔ)了風(fēng)電和光電獨(dú)立系統(tǒng)資源

36、，同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變器鏈接通用的缺陷，因此具有較強(qiáng)的互補(bǔ)可以減低風(fēng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本。風(fēng)能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的能力，以確保發(fā)電系統(tǒng)的可靠性的合理配置是非常重要的5。3.2 風(fēng)光互補(bǔ)控制器方框原理圖 太陽能和風(fēng)能互補(bǔ)性強(qiáng)，風(fēng)能和太陽能發(fā)電的系統(tǒng)資源來彌補(bǔ)缺陷的風(fēng)力和光伏獨(dú)立系統(tǒng)資源。與此同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)，蓄電池和逆變器的鏈接是可以通用的，所以風(fēng)能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的成本可降低系統(tǒng)成本更加合理。風(fēng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)用戶的用電負(fù)荷情況和資源條件的合理配置系統(tǒng)容量，以確保系統(tǒng)的電源供應(yīng)的可靠性，而且還可以降低發(fā)電系統(tǒng)的成本。無論在什么環(huán)境，以及如何處理的電氣要求，風(fēng)

37、能和太陽能發(fā)電系統(tǒng)，可優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的解決方案，以滿足用戶的需求。應(yīng)該說，風(fēng)電和太陽能發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨(dú)立電源系統(tǒng)。圖3.1是風(fēng)能和太陽能電路控制框架圖，我們可以了解風(fēng)電和光電相互結(jié)合的基本框架。圖3.1 風(fēng)能和太陽能電路控制框架圖 從圖3.1風(fēng)光互補(bǔ)電路的控制框架圖中分析控制部分的原理圖，根據(jù)要求需要設(shè)計(jì)感受外界光照強(qiáng)度的反饋電路和路燈故障反饋電路，感受外界光照強(qiáng)度一般采用光敏電阻或光敏二極管，通過單片機(jī)來對路燈的開與關(guān)的設(shè)置，以及電能的蓄電補(bǔ)充采用光敏二極管感受外屆光照變化，無光照時(shí),有很小的飽和反向漏電流，二極管截止；光照時(shí)反向電流增大，形成光電流。光敏電阻改變它們的電阻感應(yīng)光源，引出電

38、壓之間的電壓比較器的靈敏度，同時(shí)考慮到在兩個(gè)光敏電阻器串聯(lián)的方式，可以調(diào)整，通過變更與光敏電阻器串聯(lián)的電阻的變化電位值感光靈敏度范圍的阻力3.3 風(fēng)力發(fā)電的控制圖策略 目前，永磁風(fēng)力發(fā)電使用較多。這種風(fēng)力機(jī)直接耦合永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，輸出幅值和頻率均變化的三相交流電壓，輸出電壓經(jīng)三相不可控整流電路和LC濾波后，得到幅值變化的直流電，通過控制器對直流電進(jìn)行電壓變換，輸出滿足蓄電池充電要求的直流電，如果需要逆變，逆變后輸出恒定頻率的三相電供給電網(wǎng)或其他負(fù)載。3.3.1 風(fēng)機(jī)功率控制策略 1.風(fēng)速自動跟蹤控制策略 此類跟蹤控制策略的原理較為簡單。首先根據(jù)測速裝置測量到的風(fēng)速，按風(fēng)機(jī)最佳功率負(fù)載曲線計(jì)算

39、出給定功率P，并與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的觀測值Pr相比較得到功率的誤差量，經(jīng)過PI控制器計(jì)算出風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)值，從而調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電流的大小，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率的調(diào)節(jié)。此跟蹤控制策略可以用圖3.2來表示。圖3.2 風(fēng)速自動跟蹤策略方框圖 該方案可以根據(jù)風(fēng)速的變化及時(shí)地調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出電流值，從而調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。雖然該控制方案控制方法簡潔明了，可以使風(fēng)輪機(jī)工作在最大功率點(diǎn)，能量轉(zhuǎn)換效率比較高。但是其最關(guān)鍵的缺陷在于需要事先知道風(fēng)輪機(jī)的功率特性，以便確定其最佳功率負(fù)載線。2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速反饋控制策略 跟蹤控制策略的思想是：當(dāng)風(fēng)，由風(fēng)力渦輪機(jī)驅(qū)動的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行速度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，

40、根據(jù)計(jì)算的速度和風(fēng)力渦輪機(jī)，對于給定功率的特征參數(shù)，并與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的觀測值相比較得到誤差量，經(jīng)過PI控制器給出風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)值，調(diào)整大小的輸出電流的風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出功率的調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。它的主要特點(diǎn)有：(1)控制策略同樣簡潔，可以使風(fēng)輪機(jī)工作在最佳功率負(fù)載線附近，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)換效率。(2)不要求知道風(fēng)輪機(jī)的功率特性，只需知道特征參數(shù)Cp,與最佳功率負(fù)載線對應(yīng)的功率與轉(zhuǎn)距之間的關(guān)系6。5圖3.3 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速反饋控制方框圖3.4路燈定時(shí)控制3.4.1 路燈的開關(guān)與外界光照強(qiáng)度的關(guān)系 在促進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能應(yīng)用的飛速進(jìn)步，尤其是在發(fā)電，供熱，智能電路設(shè)計(jì)引入光學(xué)技

41、術(shù)并不新奇，光控電路的設(shè)計(jì)是從語音電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同半導(dǎo)體光敏元件的快速發(fā)展，如何到如何增加在電路中的電信號的強(qiáng)度的光信號轉(zhuǎn)換成電信號的光控電路設(shè)計(jì)時(shí)，所面臨的問題？這個(gè)問題現(xiàn)在，以取得更好的解決方案，在照明的情況下，在感光元件中的應(yīng)用阻礙電流變化，它降低或增加其電氣參數(shù)，從而使電路接通或斷開，該電信號的強(qiáng)度容易被改變到電子控制電路實(shí)現(xiàn)光控制。在這樣的電路設(shè)計(jì)中，電路元件的要求也非常高，尤其是在光敏元件的光控制電路的功能實(shí)現(xiàn)的核心，其參數(shù)必須確保精確和穩(wěn)定。因此，在這樣的組件的選擇，必須選擇高靈敏度的穩(wěn)定和可靠的組件，當(dāng)然，無論在電路工作的穩(wěn)定性函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)嗎？不僅元件和電路，外部電源不能被

42、忽略，聲控電路的最佳的調(diào)光電路與一個(gè)電壓調(diào)節(jié)器電路，以確保電路的正常工作。我們都知道，城市中檔光線達(dá)到一定的時(shí)間，將燈打開，感光元件和阻抗隨光照強(qiáng)度的變化控制的電信號的強(qiáng)度，然后通過改變由所述傳感器的電氣信號會觸發(fā)，只要電信號強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，將觸發(fā)觸發(fā)器將其打開工作。光控制照明電路來實(shí)現(xiàn)其主要功能是當(dāng)外界光線的強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)，點(diǎn)燈電路導(dǎo)通。就其方案而言多種多樣，但我們在設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮方案的可行性，穩(wěn)定性以及元器件的靈敏度，尤其是光敏元件必須選擇靈敏度高的這樣電路功能才能較容易實(shí)現(xiàn)，為此我們在設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，不但要盡量使電路結(jié)構(gòu)簡化，而且要使電路功能強(qiáng)，功能的實(shí)現(xiàn)要可靠穩(wěn)定7。 3.

43、4.2. 采用光敏開關(guān)檢測環(huán)境照度光敏電阻是一個(gè)半導(dǎo)體的液晶裝置，使用半體光電效應(yīng)。當(dāng)耐光性是非常小的。沒有耐光性?？捎镁w管組成的放大器自動控制電路，實(shí)現(xiàn)你需要的電路。作為晶體管的偏流電阻。所以，當(dāng)光流通過晶體管導(dǎo)時(shí)，驅(qū)動靈敏的繼電器。開啟電機(jī)繼電器。窗簾打開。該繼電器可接JRX - 13F敏感的繼電器。吸收電流大于50毫安。前置放大器可用達(dá)林頓管。放大器可以被連接到一個(gè)反相器。反向驅(qū)動繼電器的原理：接于穩(wěn)壓二極管的光敏電阻,值受照射光強(qiáng)弱而變化與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)故電壓與穩(wěn)壓二極管相同，光敏電阻值小時(shí)，電壓為也小，如果低于擊穿電壓，穩(wěn)壓二極管不能崩潰，但不能提供穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的電源電壓，結(jié)果UJ

44、T振蕩，SCR不可以導(dǎo)通傳導(dǎo)，燈不點(diǎn)亮8。3.5 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)時(shí)間控制部分的硬件實(shí)現(xiàn)3.5.1 時(shí)間控制芯片 DS1302 DS1302原理框圖如圖3.4所示。DS1302包含一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM，并通過一個(gè)簡單的串行接口的單片機(jī)通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒，分，小時(shí)，天，周，月，年，結(jié)束本月的日期自動調(diào)整，包括閏年的修正。時(shí)鐘工作在24小時(shí)格式或12小時(shí)格式（AM/ PM），單芯片DS1302使用同步串行通信接口，只有一個(gè)三線連接方式：（1）/ RST（復(fù)位）（2）/ O（序列，它可以工作在非常低的數(shù)據(jù)行），（3）SCLK（串行時(shí)鐘）從單片機(jī)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/ RAM或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘/

45、 RAM的單片機(jī)數(shù)據(jù)傳輸，每次1字節(jié)或31字節(jié)的時(shí)間。時(shí)鐘來節(jié)省功耗狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，功耗小于1微瓦9。 圖3.4 DS1302的管腳圖圖3.5 DS1302的原理框圖 隨著可編程涓流充電器，電源和備用電源引腳，7個(gè)附加字節(jié)的暫存寄存器，移位寄存器，控制邏輯，振蕩器，實(shí)時(shí)時(shí)鐘和RAM DS1302引腳說明如下: GND電源地；Vcc1在單電源供電系統(tǒng)中的電源引腳，在雙電源系統(tǒng)中接備份電源；Vcc2在雙電源供電系統(tǒng)中的主電源引腳，DS1302由Vcc1和V cc2兩者中較大者供電.當(dāng)Vcc1小于V cc2時(shí)，Vcc1給DS1302供電；SCLK串行接口的同步時(shí)鐘；I/0雙向數(shù)據(jù)線引腳；/RST復(fù)位

46、信號，在一個(gè)讀寫期間必須保持高電平；X1,X2連接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的32768Hz石英晶體.DS1302也可用外部振蕩器驅(qū)動，這時(shí)X1，引腳連接外部振蕩器信號，X2懸浮。 命令字節(jié): 每次數(shù)據(jù)傳輸開始由命令字節(jié)MSB（位7）必須是邏輯1，如果該位為0。禁止操作DS1302，選擇寫操作（邏輯0位6至0:00的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)，6比1，位5-1選擇操作寄存器選擇RAM數(shù)據(jù)位，LSB（位0） ）或讀操作（邏輯1）。表3.1中給出的寄存器分配。 復(fù)位和時(shí)鐘控制：/ RST設(shè)置的數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始為高，/ RST啟動控制邏輯，允許地址/命令序列到移位寄存器，一個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿之后的輸入數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的一個(gè)上升沿時(shí)

47、鐘的上升沿必須是有效的，如果/ RST變低，所有的數(shù)據(jù)傳輸終止I /0引腳高阻抗?fàn)顟B(tài)。在這個(gè)過程中的功率后，/ RST必須保持為邏輯0，直到Vcc大于2.0V。 / RST從0到1的過程，SCLK必須為邏輯0。寄存器分配地址表3.1數(shù)據(jù)輸入:輸人寫命令字節(jié)8個(gè)時(shí)鐘周期之后，在下8個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸人數(shù)據(jù)，若有額外的SCLK周期是不予理睬的，數(shù)據(jù)輸人開始位是位0。數(shù)據(jù)輸出:輸人讀命令字節(jié)8個(gè)時(shí)鐘周期之后，在下8個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿?cái)?shù)據(jù)被送出.注意:第一個(gè)數(shù)據(jù)位被送出發(fā)生在寫命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿，數(shù)據(jù)輸出開始位為位010。3.5.2 DS1302與單片機(jī)相連 圖3.6 DS1302與51

48、單片機(jī)相連接的電路圖4 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工況分析于仿真4.1 系統(tǒng)工況分析風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是由光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的發(fā)電系統(tǒng)，可以由兩部分系統(tǒng)單獨(dú)供電或聯(lián)合供電,蓄電池充放電消耗或提供電能，負(fù)載工作消耗電能。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)輸出功率由光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率Ppv與風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率Pw提供，負(fù)載需要功率LP和蓄電池可接受的充入功率PB隨時(shí)都處于不同狀態(tài)，分析四者的關(guān)系得出以下幾種主要的工作狀況： （1）在日照充足且風(fēng)速較高時(shí)，系統(tǒng)發(fā)電充足， Ppv+Pw>PL，則系統(tǒng)同時(shí)向負(fù)載和蓄電池供電，如蓄電池充滿則單獨(dú)給負(fù)載供電，并對系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載跟蹤控制或接入卸荷負(fù)載。 （2）在高風(fēng)速狀態(tài)下，系

49、統(tǒng)發(fā)電充足, Pw>PL+PB，如有日照則斷開光伏發(fā)電系統(tǒng)，由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)供電，系統(tǒng)輸出功率為Pw，則系統(tǒng)同時(shí)向負(fù)載和蓄電池供電，并對系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載跟蹤控制或接入卸荷負(fù)載。 （3）在有日照，且風(fēng)速達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速時(shí)，系統(tǒng)發(fā)電，但發(fā)電量不足或負(fù)載功率較大， Ppv+Pw<PL，則蓄電池向負(fù)載提供不足部分能量。 （4）在有日照，風(fēng)速未達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速時(shí)，系統(tǒng)輸出功率為Ppv（在無日照，風(fēng)速達(dá)到風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動風(fēng)速時(shí)，系統(tǒng)輸出功率為Pw），系統(tǒng)單獨(dú)發(fā)電，發(fā)電量不足或負(fù)載功率較大， Ppv（Pw）<PL，則蓄電池向負(fù)載提供不足部分能量。 （5）在系統(tǒng)均未達(dá)到發(fā)電條件，系統(tǒng)

50、輸出功率為零，PL>0時(shí)，由蓄電池向負(fù)載供電。 （6）系統(tǒng)無負(fù)載，系統(tǒng)達(dá)到發(fā)電條件，則系統(tǒng)僅向蓄電池充電。 （7）系統(tǒng)無負(fù)載，系統(tǒng)未達(dá)到發(fā)電條件，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。 （8）蓄電池達(dá)到放電深度即VB Vlow時(shí)，切除負(fù)載，系統(tǒng)處于蓄電池保護(hù)控制狀態(tài)。隨著光強(qiáng)、風(fēng)速、負(fù)載等因素的不斷變化，幾種工作狀況也在不斷的轉(zhuǎn)換，針對系統(tǒng)不同的運(yùn)行狀態(tài)，應(yīng)該采取不同的控制策略。小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)詳細(xì)工況見表4.1。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)4.14.2 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的充放電電路本文以以風(fēng)機(jī)充電的電路說明此系統(tǒng)的充放電電路。見（圖4.2）電能端接繼電器，通過芯片PT4107接到蓄電池。當(dāng)充電電壓過高時(shí)，啟動相應(yīng)保護(hù)電路，斷開繼電器。當(dāng)電壓適合充電時(shí)，直接給蓄電池充電。由太陽能電池板或風(fēng)機(jī)所輸出的電能通過此電路對鉛酸蓄電池充電。當(dāng)蓄電池的電能達(dá)到上限電壓時(shí)應(yīng)馬上斷電，低于下限電壓時(shí)對電池進(jìn)行充電。圖4.2 充電電路(a)與放電電路(b)4.3 MPPT算法仿真圖4.3中的DD1模塊用S-function來編寫的仿真模塊封裝用來實(shí)現(xiàn)太陽能MPPT算法