基于風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類(lèi)的生產(chǎn)生活對(duì)傳統(tǒng)能源的需求日益增加。與此同時(shí)，大量使用傳統(tǒng)能源對(duì)地球的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，所以人們把更多的目光聚焦于可再生能源上。在常見(jiàn)的可再生能源中，風(fēng)能和太陽(yáng)能則是我們最廣泛使用的。由于風(fēng)能和太陽(yáng)能在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上具有互補(bǔ)性,所以利用風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)可以有效的解決能源緊缺和環(huán)境污染的問(wèn)題，并且在電力供應(yīng)嚴(yán)重不足的偏遠(yuǎn)地區(qū)能給當(dāng)?shù)鼐用駧?lái)巨大的生產(chǎn)生活便利，帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。本文對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的分析中，研究出風(fēng)能及太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，詳細(xì)分析得出系統(tǒng)的發(fā)電、變電、儲(chǔ)能及負(fù)載損耗等各個(gè)功能模塊的工作流程，確定了對(duì)風(fēng)力發(fā)電。光伏發(fā)電以及蓄電池充放電的控制策略，在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)上，提供風(fēng)光互補(bǔ)的資源最大利用率的可行性分析。以單片機(jī)為核心的控制芯片，研究各功能電路的實(shí)現(xiàn)方法。對(duì)系統(tǒng)能量的最大轉(zhuǎn)化率和利用率進(jìn)行研究和分析，通過(guò)分析得出的功能參數(shù)基于MATLAB/Multisim進(jìn)行建模和仿真。在仿真結(jié)果分析表明，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是有效可行的。關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)控制策略系統(tǒng)設(shè)計(jì)DesignofPowerGenerationSystemBasedonWind-SolarComplementAbstractWiththerapiddevelopmentofsocialeconomy,thedemandfortraditionalenergyintheproductionandlifeofhumanbeingsisincreasing.Atthesametime,theextensiveuseoftraditionalenergysourceshascausedseveredamagetotheearth'secologicalenvironment,sopeoplehavefocusedmoreonrenewableenergy.Amongthecommonrenewableenergysources,windenergyandsolarenergyareourmostwidelyused.Becausewindandsolarenergyarecomplementaryintermsofresourceconditionsandtechnologyapplications,theuseofwind-solarcomplementarypowergenerationsystemscaneffectivelysolvetheproblemofenergyshortageandenvironmentalpollution,andcanbringhugelossestolocalresidentsinremoteareaswithseverepowershortageConvenientproductionandliving,drivinglocaleconomicdevelopment.Intheanalysisofthewind-solarhybridpowergenerationsysteminthispaper,thestructureofthewindandsolarcomplementarypowergenerationsystemisstudied,andtheworkflowofeachfunctionalmodulesuchaspowergeneration,substation,energystorageandloadlossofthesystemisanalyzedindetail,andthewindpowergenerationisdetermined..Thecontrolstrategyofphotovoltaicpowergenerationandbatterychargeanddischarge,basedoncomputercontroltechnology,providesafeasibilityanalysisofthemaximumutilizationofwindandsolarresources.Thecontrolchipwithsingle-chipmicrocomputerasthecore,researchtherealizationmethodofeachfunctionalcircuit.Studyandanalyzethemaximumconversionrateandutilizationrateofsystemenergy,andthefunctionalparametersobtainedthroughtheanalysisaremodeledandsimulatedbasedonMATLAB/Multisim.Theanalysisofthesimulationresultsshowsthatthedesignofthesystemiseffectiveandfeasible.Keywords:ScenerycomplementaryControlStrategySystemdesign目錄1前言 11.1本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 11.2本設(shè)計(jì)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問(wèn)題 21.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題 32風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng) 42.1總體結(jié)構(gòu) 42.2風(fēng)力發(fā)電 62.3光伏發(fā)電 92.4蓄電池 123電路設(shè)計(jì) 134軟件設(shè)計(jì) 155結(jié)論 20參考文獻(xiàn) 21致謝 22附錄 23PAGE41前言風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，簡(jiǎn)言之，為憑借風(fēng)能及太陽(yáng)能的互補(bǔ)性，把風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)及光伏發(fā)電系統(tǒng)組合在一起的發(fā)電系統(tǒng)。在本國(guó)大多數(shù)地帶，尤為為西部及沿海等的土地，風(fēng)光能源較為充足，普遍規(guī)律為:大白天風(fēng)小太陽(yáng)光猛烈，晚間風(fēng)大太陽(yáng)光衰微，夏季風(fēng)小太陽(yáng)光猛烈，冬季風(fēng)大太陽(yáng)光衰微。晴天風(fēng)小太陽(yáng)光猛烈，陰雨天風(fēng)大太陽(yáng)光衰微。由此咱們可看到，風(fēng)能及太陽(yáng)能的強(qiáng)度和季節(jié)性環(huán)境密切相關(guān)，絕對(duì)不會(huì)每天都保持平穩(wěn)。因而，單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或者太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)肯定會(huì)有供電無(wú)法保持平穩(wěn)的缺點(diǎn)。風(fēng)-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電軟件憑借光和風(fēng)的互補(bǔ)性，可合理地處理以上疑難，供給持續(xù)平穩(wěn)的供電系統(tǒng)。1.1風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求本設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)的風(fēng)能-太陽(yáng)能發(fā)電軟件控制器，并且分析電瓶?jī)?chǔ)能以后的并環(huán)。最重要的是規(guī)劃一個(gè)簡(jiǎn)易、快捷、平穩(wěn)、可信的控制系統(tǒng)，令控制系統(tǒng)可以正確地操控及分派性能職責(zé)及配備，涵蓋：（1）增強(qiáng)能源變換效益，最大限地應(yīng)用風(fēng)能及太陽(yáng)能；（2）正確確立系統(tǒng)分配形式，做到系統(tǒng)之從優(yōu)配備，擁有比較強(qiáng)的采用效益；（3）正確的電瓶充放電管理控制，可增強(qiáng)電瓶的使用年限，最大限度地降低系統(tǒng)的保障費(fèi)用；（4）即時(shí)追蹤用戶(hù)之用電狀況，保證系統(tǒng)的連續(xù)平穩(wěn)供電；因而，本設(shè)計(jì)的規(guī)劃及分析對(duì)于改良現(xiàn)有的控制結(jié)構(gòu)及控制策略，及給風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)之采用和普及都擁有主要作用。能源為社會(huì)金融前進(jìn)的動(dòng)力，為群眾生存品質(zhì)之決議要素，并且為全人類(lèi)存活之根基，能源緊缺為全球群眾一同關(guān)注的話題。其中之一是可以再生能源，另外一個(gè)是不得再生能源。可以再生能源是全人類(lèi)可循環(huán)往復(fù)應(yīng)用及連續(xù)應(yīng)用的能源，一般而言涵蓋風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?，可再生能源擁有潔凈、無(wú)污染、無(wú)限應(yīng)用等好處。不可再生能源是在自然界中經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成，短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)且隨著大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用，儲(chǔ)量越來(lái)越少總有枯竭一天的能源。其涵蓋大自然內(nèi)的各種巖層、礦石及化學(xué)燃料。不得再生能源擁有數(shù)目很少、標(biāo)價(jià)昂貴、容易破壞生態(tài)系統(tǒng)等許多缺陷。隨之現(xiàn)在的人類(lèi)工業(yè)大規(guī)模開(kāi)展的同時(shí)，人類(lèi)對(duì)石油，天然氣，煤炭等多樣不得再生資源瘋狂地開(kāi)發(fā)，不只導(dǎo)致能源缺少，并且給地球的生態(tài)壞境造成了極大的破壞。所以，為了更好的保護(hù)生態(tài)壞境和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，我們應(yīng)該加大對(duì)可再生能源的開(kāi)發(fā)以及利用。1.2風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問(wèn)題中國(guó)為一個(gè)太陽(yáng)能能源充足的國(guó)度。和別的國(guó)度對(duì)比，中國(guó)擁有龐大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及發(fā)展?jié)摿Α?956年，經(jīng)由連續(xù)之奮力試驗(yàn)，中國(guó)生產(chǎn)出第一塊擁有實(shí)用價(jià)值的太陽(yáng)能電池。1971年，太陽(yáng)能電池成功地運(yùn)用在工業(yè)生產(chǎn)中，1975年，單晶硅太陽(yáng)能電池應(yīng)運(yùn)而生。直至中百年90年份末，中國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)開(kāi)啟了穩(wěn)定前進(jìn)的時(shí)代。經(jīng)由連續(xù)奮力，在2000年，中國(guó)光伏發(fā)電行業(yè)進(jìn)入了高速前進(jìn)的時(shí)代。同時(shí)在2000年，風(fēng)電科技亦躋身于我國(guó)電力行業(yè)。在全球化競(jìng)爭(zhēng)白熱化階段，中國(guó)已經(jīng)變成國(guó)際的三大風(fēng)電行業(yè)。20百年80年份中后期，中國(guó)實(shí)打?qū)嵻Q身于當(dāng)代風(fēng)力發(fā)電科技研究之列。此時(shí)此刻，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電科技不論是于科研中還是于規(guī)劃制作中都獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展。與此同時(shí)，亦獲得顯著的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益，關(guān)鍵在于處理了偏遠(yuǎn)農(nóng)村山區(qū)農(nóng)牧民及漁夫之用電疑難。但是，風(fēng)力電機(jī)的容量唯有幾百瓦至10千瓦，全為單獨(dú)的風(fēng)力電機(jī)。目的在于充分發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電之優(yōu)勢(shì)，降低成本，風(fēng)電機(jī)組規(guī)?；?、單機(jī)裝機(jī)功率的增強(qiáng)，為全部風(fēng)電分析、規(guī)劃及制造廠家之不懈奮斗的目標(biāo)。正是因?yàn)榻┠戢@得很大進(jìn)步，全新的風(fēng)力發(fā)電機(jī)不斷投入生產(chǎn)生活中來(lái)，并且獲得了快速的普及。當(dāng)代風(fēng)力電機(jī)于連續(xù)更改它翼型，加長(zhǎng)它塔高，改進(jìn)它連續(xù)工作時(shí)存在的問(wèn)題。除此以外，隨之當(dāng)代微電腦控制技術(shù)、并網(wǎng)科技、電子電力科技及儲(chǔ)能科技的不斷完善及廣泛應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)愈來(lái)愈值得信賴(lài)。以往風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)為憑借風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)易搭配之后生產(chǎn)電能。因?yàn)楫?dāng)初缺少具體的建模模子及有關(guān)之?dāng)?shù)學(xué)計(jì)算，并且發(fā)電技術(shù)僅對(duì)于耗電量微小的用戶(hù)有用，因而發(fā)電技術(shù)得不到應(yīng)有的重視。二十世紀(jì)八十年代之后，因?yàn)槌Ｒ?jiàn)能源匱乏及生態(tài)破壞之雙重高壓，國(guó)際上大力發(fā)展及應(yīng)用新能源，尤其是太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的開(kāi)發(fā)利用為自己國(guó)家將來(lái)能源改革的策略。對(duì)于中國(guó)國(guó)內(nèi)，依舊存在某些偏遠(yuǎn)的農(nóng)村無(wú)法保證正常的生活用電，但是有些農(nóng)村地區(qū)卻擁有充足的風(fēng)光資源，所以有關(guān)部門(mén)應(yīng)該在以上農(nóng)村研發(fā)打造完整的基于風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，為當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來(lái)便利，帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钏健．?dāng)前的制造業(yè)水準(zhǔn)遠(yuǎn)滯后于行業(yè)對(duì)科技的需要。我國(guó)風(fēng)電機(jī)組功率小于兆瓦級(jí)別，最大功率為了690kw，然而行業(yè)要求用兆瓦級(jí)別。我國(guó)風(fēng)電機(jī)組制作公司遇到了科技線路從固定速度晉升至變化速度，單機(jī)功率從百千瓦級(jí)別晉升至兆瓦級(jí)別之雙重高壓，科技線困難較多。獨(dú)立自主研發(fā)能力嚴(yán)重不足，因?yàn)檎肮就顿Y的資本比較少，短缺基礎(chǔ)分析積累及高科技人才，中國(guó)于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)之研發(fā)實(shí)力急需增強(qiáng)，整體的話還是居于追蹤及進(jìn)口海外的優(yōu)秀科技時(shí)期。當(dāng)今中國(guó)進(jìn)口的科技，一些是海外已經(jīng)無(wú)人聞尋的科技，另一些技術(shù)即使有先進(jìn)的地方，不過(guò)被中國(guó)工廠的設(shè)備、制造過(guò)程、原料等因素所制約，致使中國(guó)制造的產(chǎn)品品質(zhì)、特性要求只有經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的過(guò)程才可以追上一些發(fā)達(dá)國(guó)家。有數(shù)據(jù)表明，2014年度中國(guó)太陽(yáng)能用電量對(duì)比2013年度提高大約80%，占據(jù)國(guó)際總量之12%。太陽(yáng)能裝機(jī)容量總量亦獲得了重大突破，風(fēng)力發(fā)電量亦占據(jù)國(guó)際總量之18%。太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電科技于國(guó)內(nèi)外獲得了普遍的采用，單獨(dú)的風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電科技趨近完備。當(dāng)前，風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)集中于最大功率點(diǎn)追蹤操控方式及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在全世界人民的目光都聚焦于保護(hù)生態(tài)及節(jié)約能源，對(duì)新能源開(kāi)展分析及探究這項(xiàng)工作已被全世界各國(guó)寫(xiě)上日程。當(dāng)前，面向風(fēng)力發(fā)電及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的分析，歐洲早已掌握了各種先進(jìn)的技術(shù)并且居于領(lǐng)先水平。歐洲非常重視對(duì)新能源技術(shù)的鉆研，特別是大型并網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。有大量的數(shù)據(jù)表明，有些國(guó)家的單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電之單機(jī)容量最大早已跨越5.0兆瓦，并且單獨(dú)太陽(yáng)能發(fā)電之單機(jī)容量亦早已跨越完120千瓦。然而風(fēng)光互補(bǔ)方向的分析對(duì)于歐洲各國(guó)來(lái)說(shuō)并未深入了解。法國(guó)有關(guān)企業(yè)在印度當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)了一個(gè)風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，為當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活提供了巨大的便利并且?guī)?dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。1.3風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)解決的主要問(wèn)題風(fēng)能源的可變性致使發(fā)電量及負(fù)載之間沒(méi)有達(dá)到平衡，然而日發(fā)電量受到氣候之削弱很大。很多學(xué)者為了處理這個(gè)疑難，令分布式風(fēng)力發(fā)電存在更加巨大的可靠性，規(guī)劃把它和太陽(yáng)能開(kāi)展互補(bǔ)。針對(duì)風(fēng)能-太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，一般來(lái)說(shuō)可以分成兩個(gè)：其中之一為風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，其可以將風(fēng)能變換為電能；另外一個(gè)為太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，其可以將太陽(yáng)能變換為電能；這兩個(gè)分系統(tǒng)由控制器傳輸給電瓶充電，再由逆變器供電。和風(fēng)電技術(shù)之運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)比，單獨(dú)光伏技術(shù)存在它自己的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)為光電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格低廉則是風(fēng)電技術(shù)最大的好處。然而這兩種發(fā)電機(jī)組于單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候亦存在非常大的缺陷，就是因?yàn)闅夂蜃兓纫蛩刂率构╇姅鄶嗬m(xù)續(xù)，破壞發(fā)電和用電之平衡。所以想要做到發(fā)電和用電之平穩(wěn)，便需要利用好電瓶的蓄電功能，不過(guò)假若天氣狀況連續(xù)幾天都不好的情況下，就會(huì)出現(xiàn)無(wú)法發(fā)電的情況。現(xiàn)階段，中國(guó)大概五分之三的群眾生存于偏遠(yuǎn)的山區(qū)，甚者有一些地方無(wú)法保證正常的供電。假若依賴(lài)電網(wǎng)供電，急需建造大量的電纜，不僅價(jià)格高昂，而且工程量巨大。一般來(lái)說(shuō)有的地區(qū)風(fēng)能和太陽(yáng)能非常充足。所以，因地制宜，于偏遠(yuǎn)的山區(qū)建設(shè)基于風(fēng)光互補(bǔ)的發(fā)電系統(tǒng)，為當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活帶來(lái)便利，帶動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，提高當(dāng)?shù)鼐用竦纳钏健Ｋ?，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電存在的問(wèn)題在風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中能被很好地解決。歸因于風(fēng)能及太陽(yáng)能可于時(shí)段及空間中體現(xiàn)出頗高的互補(bǔ)性。通常情況下，大白天，特別是14點(diǎn)前后，日光最為猛烈反而風(fēng)力比較微小。然而黃昏的時(shí)候日光逐漸減小，不過(guò)這時(shí)，因?yàn)榈匕搴痛髿鈱訙夭钶^大由此形成的風(fēng)能亦于加強(qiáng)，另一方面來(lái)說(shuō)，在炎熱的夏季日照強(qiáng)度較為猛烈，不過(guò)風(fēng)力就會(huì)比較微小。在寒冷的冬天狀況正好相反。日照強(qiáng)度較小不過(guò)風(fēng)力較大。所以，不同時(shí)期風(fēng)能及太陽(yáng)能之互補(bǔ)性，風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)擁有比較容易的相互配合和采用的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)變成擁有優(yōu)良能源標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)電技術(shù)。除此以外，光伏發(fā)電技術(shù)及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)于蓄電池保存電能及逆變控制器中擁有普遍性，可減低風(fēng)-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)的費(fèi)用，令技術(shù)費(fèi)用趨向低廉化符合用戶(hù)之現(xiàn)實(shí)用電需要。2風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)從4組成部分構(gòu)成：能形成、能變換操控、能貯存及能量消耗。能源之形成分成風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電。風(fēng)能及太陽(yáng)能離別轉(zhuǎn)換成為了優(yōu)等能源。能之貯存為從電瓶完結(jié)之。進(jìn)口電瓶之目標(biāo)為為著清除環(huán)境及氣候?qū)е轮娏┣鬀](méi)有均衡。于軟件之全部發(fā)電軟件內(nèi)，起到能調(diào)整及負(fù)載平衡之功能，起到消峰消谷之功能；能操控環(huán)重要為操控風(fēng)電機(jī)組及太陽(yáng)能光伏板子之充電支路或者負(fù)荷之作業(yè)狀況。與此同時(shí)操控電瓶之充放電，做到智能三級(jí)充放電控制，保障及延緩電瓶使用壽命，令軟件總體作業(yè)特性居于最好狀況。2.1風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)典型的風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括：如圖2.1所示：光伏陣列、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流模塊、DC/DC模塊、控制器、蓄電池、逆變器、負(fù)載。圖2.1風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由圖2.1我們可以看出，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由能量的產(chǎn)生、控制、存儲(chǔ)、消耗四個(gè)環(huán)節(jié)組成，風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列構(gòu)成了能量的產(chǎn)生環(huán)節(jié)，風(fēng)光互補(bǔ)控制器作為系統(tǒng)控制環(huán)節(jié)，蓄電池作為系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，用電負(fù)載構(gòu)成能量的消耗環(huán)節(jié)。

電能從兩組成部分形成，光伏發(fā)電組成部分：光伏陣列穿過(guò)光伏效果把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成為了電能，并且穿過(guò)DC-DC變換電路把它轉(zhuǎn)換成為了和電瓶電壓一樣之直流電。組成部分徑直用來(lái)直流負(fù)荷，另外組成部分穿過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換成能夠符合交流負(fù)荷應(yīng)用之交流電壓?？刂破鞑倏仉娖恐浞烹娂肮夥嚵?、太陽(yáng)能發(fā)電模塊之電能導(dǎo)出。還是要求存在防反充兩極管，起單向?qū)üδ?，避免光伏部件終止發(fā)電時(shí)候蓄電池往光伏部件相反相互供電，故而鋪張浪費(fèi)能源毀損光伏陣列，防反充兩極管要求存在充足巨大之反沖電流及特別微小之反向飽和電流，唯有獲得此需求可以起到合用之防反充功能。風(fēng)力發(fā)電：風(fēng)力機(jī)把風(fēng)能轉(zhuǎn)換成為了機(jī)械能，之后又轉(zhuǎn)換成為了電能。出自交流風(fēng)電機(jī)組之交流電穿過(guò)整流濾波模塊轉(zhuǎn)換成直流電，又穿過(guò)DC-DC變換模塊轉(zhuǎn)換成和蓄電池電壓一樣之直流電壓。電瓶從控制器充電供給負(fù)荷應(yīng)用。除此以外，要求存在卸荷負(fù)荷和抱閘電路做為風(fēng)力發(fā)電軟件之保護(hù)裝置，每當(dāng)外面風(fēng)速很大時(shí)候，軟件之輸出功率高于蓄電池及負(fù)荷局需要功率，風(fēng)機(jī)之轉(zhuǎn)速連續(xù)增強(qiáng)。為著避免風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)大導(dǎo)致飛車(chē)，然而毀損風(fēng)輪及傳動(dòng)系統(tǒng)，及擊穿電動(dòng)機(jī)燒壞電容及功率電門(mén)，風(fēng)光互補(bǔ)控制器意在把卸荷負(fù)荷連接，損耗軟件發(fā)射之剩余之電能，假若風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速依舊未能合用操控，規(guī)范連接抱閘電路，令風(fēng)機(jī)停機(jī)，終止電能之形成。2.2風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為微型風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電軟件內(nèi)之發(fā)電裝備某個(gè)，重要從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、傳動(dòng)組織、電機(jī)等第主要元件構(gòu)成。風(fēng)力機(jī)把風(fēng)能轉(zhuǎn)換成為了機(jī)械能，傳動(dòng)組織把機(jī)械能傳送帶給電機(jī)，電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為了可用電能。風(fēng)力發(fā)電軟件之重要職責(zé)為把風(fēng)能轉(zhuǎn)換成為了機(jī)械能，又把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為了用戶(hù)應(yīng)用負(fù)載局需要之電能。2.2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機(jī)組于大風(fēng)氣候條件內(nèi)獲得局吸取之能，之后把能轉(zhuǎn)換成別的方式之能源之裝備。風(fēng)力機(jī)分成筆直風(fēng)力機(jī)及水準(zhǔn)軸風(fēng)力機(jī)。筆直風(fēng)力電機(jī)之旋轉(zhuǎn)軸和地板筆直，風(fēng)機(jī)之風(fēng)輪環(huán)繞著此垂直軸不斷之旋。這種類(lèi)別之風(fēng)機(jī)之長(zhǎng)處存在：一個(gè)為風(fēng)力機(jī)之支立塔架硬件構(gòu)架簡(jiǎn)易，沒(méi)有要求外加對(duì)風(fēng)裝備;另外一個(gè)為電機(jī)之傳動(dòng)組織及操控組織等第裝備離地板全頗接近，維修起便捷;又一個(gè)便是風(fēng)機(jī)之葉子易于制造而且造價(jià)頗低平。水平風(fēng)力機(jī)之風(fēng)輪圍繞水準(zhǔn)軸旋。作業(yè)時(shí)候，風(fēng)輪之旋面和風(fēng)向筆直。風(fēng)力機(jī)中之葉子上徑向布局，垂直于旋轉(zhuǎn)軸，和風(fēng)力機(jī)旋產(chǎn)生之面存在細(xì)微之夾角，規(guī)劃目標(biāo)為令風(fēng)機(jī)于低平風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)下面啟動(dòng)，形成較大之電能。一般而言狀況下面，風(fēng)力機(jī)之葉子數(shù)目為了3-6片。正如，葉子數(shù)較眾多之風(fēng)機(jī)稱(chēng)作低速風(fēng)機(jī)，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候擁有比較強(qiáng)之風(fēng)能利用系數(shù)及較大之轉(zhuǎn)矩。葉子較少之風(fēng)機(jī)稱(chēng)作快速風(fēng)機(jī)，高速運(yùn)行時(shí)候風(fēng)能利用系數(shù)比較強(qiáng)，不過(guò)它啟動(dòng)風(fēng)速較大。水準(zhǔn)軸風(fēng)力電機(jī)依據(jù)接納風(fēng)向之各異然而再歸類(lèi)為了中風(fēng)向類(lèi)型風(fēng)機(jī)及下面風(fēng)向類(lèi)型風(fēng)機(jī)。中風(fēng)向風(fēng)機(jī)之葉輪正面給出自風(fēng)向，這種風(fēng)機(jī)一般而言全要求有調(diào)風(fēng)向裝備達(dá)到保障葉輪居于迎風(fēng)狀況。下面風(fēng)向風(fēng)機(jī)之葉輪背著出自之風(fēng)向，其風(fēng)機(jī)可以從調(diào)整對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向，沒(méi)有要求調(diào)風(fēng)向裝備。不過(guò)其亦存在不足之處，因?yàn)榇髿庖庠诖┻^(guò)支立塔架以后能吹往風(fēng)輪，塔架可以組成部分之?dāng)嚁_流過(guò)葉子之氣流然而產(chǎn)生所謂塔影效果，令特性減低。目前，水準(zhǔn)軸風(fēng)力電機(jī)之前進(jìn)科技對(duì)立熟，受到普遍之采用。如圖2.2、2.3所示。圖2.2水平軸的風(fēng)力機(jī)圖2.3垂直軸的風(fēng)力機(jī)風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)一般要克服本身內(nèi)部摩擦阻力后才能被啟動(dòng)，所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)需要外來(lái)風(fēng)速要足夠大，一般稱(chēng)剛剛能使風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)且開(kāi)始工作的風(fēng)速為最低啟動(dòng)風(fēng)速。但是風(fēng)速也不能太大，如果太大的話，風(fēng)機(jī)會(huì)瞬間產(chǎn)生很大電壓，這樣會(huì)危及風(fēng)機(jī)安全。所以風(fēng)力發(fā)電機(jī)的正常工作的風(fēng)速要限制在合適的范圍內(nèi)，而這個(gè)范圍是介于最低啟動(dòng)風(fēng)速和允許最高風(fēng)速之間，該范圍內(nèi)的風(fēng)速被稱(chēng)為工作風(fēng)速。相對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)速都有相對(duì)應(yīng)的功率輸出，達(dá)到風(fēng)力機(jī)額定輸出功率的風(fēng)速叫做額定風(fēng)速。根據(jù)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的工作特性可知，在選用風(fēng)機(jī)時(shí)要結(jié)合當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力資源條件和相關(guān)影響因素來(lái)選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)類(lèi)型。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性主要包括三部分:

(1)葉尖速比與風(fēng)能利用系數(shù);

(2)功率特性曲線;

(3)轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性;2.2.2風(fēng)力機(jī)的工作原理風(fēng)力機(jī)組的利用的是空氣流動(dòng)學(xué)原理，葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)是由于風(fēng)吹過(guò)時(shí)形成的壓差。正是因?yàn)榇嬖趬翰钏援a(chǎn)生了推動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力，因此產(chǎn)生了系統(tǒng)需要的動(dòng)能。由風(fēng)吹過(guò)產(chǎn)生的動(dòng)能得：（2.1）該式中為氣體的速度，S為氣體流過(guò)的橫截面積，為氣體的密度。貝慈在1926年首次提出氣動(dòng)理論。由風(fēng)經(jīng)過(guò)風(fēng)輪后速度不可能變成0，因此風(fēng)能是不可以百分百被利用的。也就是風(fēng)力在經(jīng)過(guò)風(fēng)力機(jī)之后只有一部分風(fēng)能被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。以下將會(huì)對(duì)風(fēng)的利用率進(jìn)行研究。貝茲理論的前提是在理想的模式下，即在此狀態(tài)下風(fēng)能將會(huì)是被完全吸收。理想風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)要求如下：1.自然界中空氣流動(dòng)是連續(xù)不間斷的2.風(fēng)力機(jī)葉片無(wú)限多3.沒(méi)有空氣阻力。4.氣流速度無(wú)論在哪個(gè)方向在經(jīng)過(guò)葉片前后都是垂直于葉片掃過(guò)的。現(xiàn)在我們開(kāi)始研究在理想的狀態(tài)下，風(fēng)力機(jī)組在大氣中的狀態(tài)。設(shè)位于風(fēng)輪前面的風(fēng)速為,實(shí)際的通過(guò)風(fēng)輪的風(fēng)速為，掃掠葉片后的風(fēng)速為，風(fēng)輪葉片前的風(fēng)速面積為，掃掠后的風(fēng)速面積為,風(fēng)帶動(dòng)葉片所做的功是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，則要求必須大于，必須大于。如圖2.4所示：圖2.4貝茲理論計(jì)算簡(jiǎn)圖依據(jù)空氣是不可被壓縮的，根據(jù)連續(xù)條件可知：（2.2）風(fēng)輪上的作用力可根據(jù)歐拉定律得： （2.3）因此風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪吸收的功率為： （2.4）風(fēng)經(jīng)過(guò)葉片后風(fēng)輪前后的動(dòng)能改變量為： （2.5）由能源守恒定律可得，風(fēng)輪吸收的能量等于氣流動(dòng)能的改變量，即：；因此由（2.4）和（2.5）得： （2.6）風(fēng)作用在風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪上的力的大小為： （2.7）風(fēng)力機(jī)上的風(fēng)輪的吸收功率為： （2.8）假設(shè)上游的風(fēng)速一定，則可以得出為函數(shù)的功率變化關(guān)系，根據(jù)（2.8）式中進(jìn)行求導(dǎo)得： （2.9）令式（2.9）等于零可以求解出的值： （2.10）其中沒(méi)有意義，舍去。解得。所以當(dāng)時(shí)，風(fēng)力機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到最大的功率，將其代入式（2.8）中，可以求解出最大的功率為： （2.11）又因?yàn)闅饬鲯呗用鍿所具有的動(dòng)能為，故可以得出風(fēng)力機(jī)在理想狀態(tài)下最大能量利用效率為： （2.12）由此可以看出貝茲定理的極限值是0.593，所以風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪在空氣中獲得能量是有極限的，其中有一部分能量是被損耗掉了。因此在現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)際的風(fēng)能利用系數(shù)要小于理想狀態(tài)下的利用系數(shù)0.593。2.3光伏發(fā)電風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中的另一個(gè)電能產(chǎn)生裝置就是光伏電池板，它負(fù)責(zé)將太陽(yáng)光輻射轉(zhuǎn)換成電能。光伏電池的種類(lèi)比較多，一般都是由半導(dǎo)體材料制造。按材料的不同，光伏電池分為硅太陽(yáng)能電池和化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池。具體的光伏電池按材料分類(lèi)如圖所示。圖2.5光伏電池的分類(lèi)2.3.1光伏電池光伏部件為從很多光伏電瓶串并聯(lián)而成。因?yàn)榭萍技霸现蛩?，單體太陽(yáng)能電瓶導(dǎo)出電壓低平，電流微小，功率微小，未能大面積應(yīng)用。于現(xiàn)實(shí)采用內(nèi)，更加眾多之光伏電瓶串并聯(lián)，產(chǎn)生高功率導(dǎo)出之光伏部件。各異之搭配形式可獲得各異之電壓、電流及功率。多個(gè)光伏部件穿過(guò)導(dǎo)線連結(jié)，不變于金屬支架中產(chǎn)生光伏陣列。為著調(diào)整光伏部件之電壓、電流及功率，僅需要更改光伏部件之串并聯(lián)模式。2.3.2太陽(yáng)能光伏電池的工作原理太陽(yáng)能光伏電池工作原理的基礎(chǔ)，是采用半導(dǎo)體P-N結(jié)的光生伏打效應(yīng)來(lái)將光能轉(zhuǎn)化成電能的。所謂光生伏打效應(yīng)，就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。光伏電池發(fā)電的過(guò)程可概括為四個(gè)步驟:

1、有一定強(qiáng)度的太陽(yáng)光照射到光伏電池表面。

2、光伏電池吸收具有一定能量的光子，激發(fā)出光生載流子(電子-空穴對(duì)),并保證這些光生載流子在它們被分離前不會(huì)消失。

3、電性符號(hào)相反的電子-空穴對(duì)在光伏電池P-N結(jié)內(nèi)電場(chǎng)的作用下，電子-空穴對(duì)被分離，電子集中在一側(cè)，空穴集中在另一側(cè)，在P-N結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生異性電荷的積累，從而產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。

4、在太陽(yáng)能電池P-N結(jié)的兩側(cè)引出正負(fù)電極，接上負(fù)載后會(huì)在外電路中有光生電流流過(guò)，從而獲得功率輸出，光伏電池就這樣把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成了電能。圖2.6光伏發(fā)電等效電路由等效電路可以看出：當(dāng)有陽(yáng)光直射到電池會(huì)產(chǎn)生一定的電能，產(chǎn)生的電能一部分用來(lái)抵消PN結(jié)的結(jié)電流，另外一部分則用來(lái)供給負(fù)載消耗的電流。由圖可知負(fù)載電壓、結(jié)電流、負(fù)載電流的大小與負(fù)載特性有關(guān)，但是負(fù)載并不是唯一的影響因素。因?yàn)殡姵乇旧硪矔?huì)存在一定的內(nèi)阻，用來(lái)表示它的阻值，其中包括電池的表面電阻、導(dǎo)通電阻和體電阻。是旁漏電阻。因此得出負(fù)載電流有以下關(guān)系：(2.13)其中q為電子負(fù)荷，二極管飽和電流，熱力學(xué)溫度T，波爾滋蔓常數(shù)K，常數(shù)因子A；當(dāng)正偏電壓＞A，正偏電壓＜A。從式（2.13）可以得到： (2.14) （2.15）聯(lián)合可得流過(guò)的負(fù)載電流： （2.16）一個(gè)理想的太陽(yáng)能電池，串聯(lián)的電阻會(huì)很小，并且并聯(lián)的電阻會(huì)很大。因此在理想的計(jì)算條件下，可以忽略不計(jì)。所以負(fù)載電流變?yōu)椋?（2.17）2.4蓄電池蓄電池為一種能貯存裝備，用于清除因?yàn)闅夂蛞蛩貙?dǎo)致之能源供求沒(méi)有均衡對(duì)系統(tǒng)之危害。電池組從多個(gè)電瓶串聯(lián)而成，擁有能調(diào)整及負(fù)載平衡兩大性能。每當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及光伏陣列之電能超出負(fù)載要求時(shí)候，剩余之電能把貯存于電瓶?jī)?nèi)。每當(dāng)風(fēng)電機(jī)組及光伏陣列之電量欠缺時(shí)候，電瓶會(huì)為負(fù)荷放電，用保障供電之平穩(wěn)。依據(jù)電解液之特性，電瓶可以分成酸電瓶及堿電瓶。鉛酸蓄電池因?yàn)樗渥阒U能源及便宜之費(fèi)用，獲得完普遍之采用。前期之鉛酸蓄電池唯有一到兩年之生命，不過(guò)隨之生產(chǎn)工藝之改良，現(xiàn)今之蓄電池生命可獲得四到五年。2.4.1鉛蓄電池的充放電由二硫酸化理論可知：電池在放電的狀態(tài)時(shí)，負(fù)極被氧化，正極被還原；電池在充電時(shí)，負(fù)極正在進(jìn)行還原而正極正在進(jìn)行氧化過(guò)程。以下是電池在充放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，在正極硫酸鉛被氧化成為二氧化鉛，在負(fù)極上硫酸鉛發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)物為鉛。這個(gè)過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)方程式如下： (2.18)2.4.2蓄電池的工作特性于風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)，電瓶為不可或缺之儲(chǔ)能裝備。鉛酸蓄電池為一種穿過(guò)充電裝備把電能轉(zhuǎn)換成為了化學(xué)能，并且于應(yīng)用時(shí)候放出化學(xué)能之化學(xué)電源裝備。電瓶于全部發(fā)電軟件內(nèi)扮演著三個(gè)角色：第一個(gè)角色為儲(chǔ)能。因?yàn)樽匀伙L(fēng)及日光沒(méi)有平穩(wěn)，當(dāng)風(fēng)及陽(yáng)光充足時(shí)候，電瓶可貯存電能；當(dāng)風(fēng)及日光壞時(shí)候，電瓶可為了負(fù)荷供電；第二個(gè)性能為平穩(wěn)電壓。因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)之轉(zhuǎn)速及導(dǎo)出電壓有賴(lài)于風(fēng)速，并且因?yàn)樽匀伙L(fēng)之變動(dòng)為不規(guī)則及隨意之，風(fēng)力機(jī)之導(dǎo)出電壓浮動(dòng)很大。穿過(guò)給電瓶之調(diào)整，軟件之電源電壓可保持穩(wěn)定；第三個(gè)功能為做到可以調(diào)度之風(fēng)能及太陽(yáng)能互補(bǔ)性能。風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電為兩個(gè)單獨(dú)之發(fā)電軟件。兩個(gè)單獨(dú)軟件于必定時(shí)代里面之發(fā)電強(qiáng)度有所不同。應(yīng)用電瓶以后，可把兩個(gè)軟件形成之電能開(kāi)展整合，做到互補(bǔ)?？偟恼f(shuō)來(lái)，蓄電池于風(fēng)光互補(bǔ)軟件內(nèi)不僅起到能調(diào)整之功能并且還是擁有均衡負(fù)荷等第性能。電池容量配備是不是正確，給微型風(fēng)能-太陽(yáng)能互補(bǔ)發(fā)電之科技經(jīng)濟(jì)指標(biāo)危害很大。假若蓄電池容量選小完，軟件形成較大之電量，然而剩余之電量未能貯存，導(dǎo)致能源鋪張浪費(fèi);如果蓄電池容量選大來(lái)說(shuō)，既是導(dǎo)致完加大注資，再令蓄電池長(zhǎng)久居于充電欠缺之欠佳狀況，徑直危害蓄電池之使用壽命及軟件工作效率。

3電路設(shè)計(jì)3.1整流穩(wěn)壓電路中大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電壓范圍為：450V-690V，接入三相交流變壓器的一次側(cè)接線U、V、W端，將交流電降壓到線電壓為380V左右的市電范圍。（如圖3.1）再通過(guò)三相橋式全控整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。將得到的直流電交付給電能檢測(cè)與管理系統(tǒng)。圖3.1整流穩(wěn)壓電路整流電路主要由：可控硅、電容、三相變壓器等構(gòu)成。其中三相變壓器主要用于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓降壓到三相橋式全控整流電路的額定工作電壓，整流電路將三相交流電變?yōu)槊}動(dòng)的直流電。通過(guò)改變控制各個(gè)單臂晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間，可以達(dá)到降壓、整流的效果。3.2逆變電路（1）鉛酸蓄電池在使用過(guò)程中不能夠直接向用戶(hù)提供能量，需要利用直流逆變系統(tǒng)將蓄電池中的直流電變換為三相交流電。在本設(shè)計(jì)中，采用電壓源輸入后電流源輸出的方式。通過(guò)SPWM波控制開(kāi)關(guān)的通斷狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電流的正弦輸出控制。在逆變電路中（如圖3.2所示），R作為三相負(fù)載，調(diào)制電路主要用于產(chǎn)生SPWM信號(hào)控制開(kāi)關(guān)的通斷，電容C在系統(tǒng)中起到緩沖、穩(wěn)壓等作用。二極管起到續(xù)流的作用。系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前供電控制電路反饋的電能質(zhì)量參數(shù)，主動(dòng)的調(diào)節(jié)逆變輸出電壓和相位角等。（2）在逆變系統(tǒng)中，二次側(cè)無(wú)功補(bǔ)償電容是為了起到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?，電網(wǎng)存在大量感性負(fù)載，就會(huì)導(dǎo)致電壓和電流相位不同步，電壓超前于電流的現(xiàn)象發(fā)生[19]。因此在用戶(hù)變壓器二次側(cè)處加裝了三相補(bǔ)償電容器，存在感性負(fù)載時(shí)接入電網(wǎng)，提高供電質(zhì)量。其中K1為U相電路的電容器組的通斷開(kāi)關(guān)。K2和K3為V相和W相的補(bǔ)償電容開(kāi)關(guān)。圖3.2逆變電路3.3供電控制電路供電控制電路（如圖3.3所示）通過(guò)采集系統(tǒng)輸出到局部電網(wǎng)或者用戶(hù)負(fù)載處的電壓值和電流值計(jì)算判定用戶(hù)處的電能質(zhì)量。其中三相電流大小檢測(cè)所用到的元件為三相電流互感器，電壓檢測(cè)元件為三相電壓互感器，它們都屬于變壓器的統(tǒng)籌。供電控制系統(tǒng)通過(guò)收集電壓電流及其峰值點(diǎn)來(lái)判斷電能的電壓質(zhì)量，相位等。將當(dāng)前所得到的數(shù)據(jù)反饋給電能檢測(cè)與管理系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算調(diào)整得出逆變控制系統(tǒng)的SPWM及其它參數(shù)的調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，調(diào)整逆變系統(tǒng)的電能輸出，以提高輸出的電能質(zhì)量。其中D0-D7為反饋通訊數(shù)據(jù)接口。圖3.3供電控制電路4風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本課題是基于STM32F103系列芯片作為主控芯片，控制各個(gè)功能電路模塊的運(yùn)行以達(dá)到設(shè)計(jì)的優(yōu)化解決方案。在編寫(xiě)程序的時(shí)候使用的是C語(yǔ)言，通過(guò)keil去編譯并且使用串口工具去調(diào)試和燒錄程序。我們?cè)谟布娐吩O(shè)計(jì)的時(shí)候結(jié)構(gòu)采用的是模塊化，在本課題中軟件模塊也是應(yīng)用了模塊化的思維，使得整個(gè)軟件系統(tǒng)更加的清晰簡(jiǎn)單。以下主要分模塊去講解以下程序的構(gòu)成。4.1系統(tǒng)主程序主程序的運(yùn)行主要分為以下幾步：首先是對(duì)整個(gè)STM32芯片的初始化設(shè)置，包括對(duì)其內(nèi)部的寄存器初始化，其次將我們?cè)O(shè)置好的各種參數(shù)寫(xiě)進(jìn)系統(tǒng)中，最后調(diào)用執(zhí)行各個(gè)子程序，包括對(duì)各種功能模塊數(shù)據(jù)的采集分析以完成整個(gè)系統(tǒng)的控制步驟。如下圖4.1是主程序的流程圖：圖4.1主程序流程圖4.2風(fēng)能發(fā)電子程序在本研究中為了達(dá)到風(fēng)能發(fā)電的最大功率點(diǎn)我們采用的是搜索法，其算法運(yùn)行程序流程圖如下圖4.2所示：圖4.2風(fēng)能發(fā)電程序流程圖如圖可以清晰的看出，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行工作時(shí)硬件電路會(huì)先行工作，將發(fā)電得到的交流電整流，濾波，此時(shí)主控芯片會(huì)對(duì)該電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析和計(jì)算出相應(yīng)的功率。通過(guò)不斷的增加或者減少一個(gè)步長(zhǎng)單位的角速度，并且在變更角速度的同時(shí)計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的功率。同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加擾動(dòng)，如果隨著轉(zhuǎn)速不斷增加功率也正增加，此時(shí)證明方向正確，反之則是錯(cuò)誤的。通過(guò)此方法，不斷的搜索最終得到最大的功率點(diǎn)。4.3光伏發(fā)電子程序針對(duì)光伏發(fā)電的最大效率研究中本課題使用的是MPPT控制法，該算法數(shù)據(jù)反應(yīng)快，精度高，同時(shí)可以避免最大功率點(diǎn)不穩(wěn)定的問(wèn)題。下圖4.3為該模塊的流程圖：圖4.3光伏發(fā)電程序流程圖有圖可知，該模塊的運(yùn)行方式是在一定的周期內(nèi)，主控芯片會(huì)通過(guò)調(diào)