畢業(yè)設計太陽能風光互補發(fā)電系統(tǒng)論文部分

1、摘 要節(jié)能和環(huán)保已成為當今世界的兩大主題。利用風能、 太陽能發(fā)電是對兩種最為理想、無污染的綠色再生資源的利用，目前已成為開發(fā)研究的一項重大課題。風光互補發(fā)電控制系統(tǒng)是為了彌補傳統(tǒng)電力的不足而設計的獨立發(fā)電設備。它是由太陽能電池組件與風力發(fā)電機配合而成的一個系統(tǒng)，通過微型計算機的遠程控制，并實現(xiàn)了免維護的功能。關鍵詞：風能，太陽能，風光互補系統(tǒng)，微型計算機AbstractEconomizing energy sources and protecting environment has been two subject of the world, nowadays. The wind-force

2、and solar-energy, a green reborn resource free from the pollution, is the most ideal to generate electricity. Now, this is already unimportant project for us to develop and study. Solar and Wind Hybrid Generation Systems is to make up the independent generating set which the traditional electric pow

3、er the insufficiency designs. It is a system which becomes by the solar cell module and the wind-driven generator coordination, through microcomputers remote control, and realized has exempted the maintenance the function.Keyword: Wind power，Solar power，Wind-solar hybrid power system，Micro-computer目

4、 錄1 緒論12 系統(tǒng)框圖13 太陽能電池23.1 太陽能電池的原理23.2 太陽能電池板的計算44 蓄電池的工作特性64.1 蓄電池充電狀態(tài)的檢測64.2 蓄電池的容量計算65控制電路75.1 控制電路原理75.2 8051單片機75.3 ADC0809逐次逼近式8位A/D轉換器85.3.1 ADC0809特性介紹85.3.2ADC0809與單片機的連接95.4 顯示接口電路95.5分頻電路105.6模擬量輸入電路115.7 光電隔離器工作電路115.8逆變電路126 軟件設計147 抗干擾問題14結論15致謝16參考資料17附錄118附錄2191 緒論電力在現(xiàn)實生活中占主導地位，但是受客觀

5、環(huán)境的限制，有些地區(qū)根本無法實現(xiàn)電業(yè)的發(fā)展和建設。太陽能光伏發(fā)電,無運動部件,穩(wěn)定可靠,但目前成本較高,而風力發(fā)電成本低但隨機性大,供電可靠性差,將兩者結合起來,可實現(xiàn)晝夜發(fā)電。在太陽光資源和風資源豐富的地區(qū),風光互補發(fā)電系統(tǒng)與單一風電系統(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,風光互補發(fā)電系統(tǒng)是相對較好的獨立電源系統(tǒng),已經在我國的西部很多地區(qū)得到了廣泛的應用,解決了農牧民的用電問題。此系統(tǒng)就是利用風和光兩種自然能源相互補充發(fā)電，由太陽能電池板與風力發(fā)電機發(fā)電，經蓄電池充電，給負載供電的一種新型能源。它既不消耗任何礦物燃料，又完成了對自然能源的合理利用。此系統(tǒng)可以應用于微波通

6、訊、基站、電臺、野外活動、高速公路、無電扇區(qū)、村莊、海島的電力提供。而且為了適應偏遠地區(qū)不便利的地理環(huán)境。風光互補發(fā)電控制系統(tǒng)幾乎完成了智能化，免維護。尤其適合在內蒙古風力大的偏遠山區(qū)。風光互補發(fā)電系統(tǒng)還可以根據用戶的用電負荷情況和資源條件進行系統(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。無論是怎樣的環(huán)境和用電要求，風光互補發(fā)電系統(tǒng)都可做出最優(yōu)化的系統(tǒng)設計方案來滿足用戶的要求。因此，風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以說是最合理的獨立電源系統(tǒng)。這種合理性既表現(xiàn)在資源配置上，又體現(xiàn)在技術方案和性能價格上，正是這種合理性保證了風光互補發(fā)電系統(tǒng)的可靠性，從而為它的應用奠定了堅實的基礎。2 系

7、統(tǒng)框圖系統(tǒng)結構圖如圖1所示。該系統(tǒng)是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術及系統(tǒng)智能控制技術為一體的復合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池風力發(fā)電機微機控制系統(tǒng)逆變器蓄電池圖1 系統(tǒng)框圖從圖1中我們可以看出，它的主要組成設備有：風力發(fā)電機：風機采用具有特別適合大多內陸地區(qū)低風速、時發(fā)電特性好、發(fā)電量大的特點。具有機械、電子剎車裝置，可以確保在高風速時，風機轉速穩(wěn)定控制在安全可靠的范圍內，使最高輸出電壓成為安全可控的電壓2。采用12V/150W風力發(fā)電機，當風力3m/s工作，10m/s風速時達到額定150W功率。太陽能光電池板：采用100W/14V ，0.6的硅光電池，它能將太陽能轉化為電能，屬于

8、一種半導體元件，它的特點：它是轉換效率高達15%的單晶硅太陽能電池板。具有抗風、防潮、工作穩(wěn)定、無需維護等特點。鉛酸蓄電池：蓄電池的選擇要求：重量輕、體積小、能量轉換率高、自放電慢、充放電循次數多（即使用壽命長）等。其次，還有些特殊要求如低溫時能大電流放電、維護簡單或無需維護、自放電（析氫）特別慢等。微機控制系統(tǒng)：微機控制系統(tǒng)是整個設計的核心內容。它是整個系統(tǒng)安全運行的基本保證。另外本系統(tǒng)受應用環(huán)境的要求，本身就要求實現(xiàn)免維護。所以無論從硬件系統(tǒng)還是軟件系統(tǒng)都要對系統(tǒng)有保護作用。例如在本系統(tǒng)硬件設計中有蓄電池電壓控制，因為直流充電的蓄電池，要求電壓控制在101216V之間，才能安全使用，不至于

9、被燒壞。所以電壓控制用來保證其既不過充又不過放；繼電器工作要求是：在接受到指令后，要按指令要求來動作。而且一旦出錯就要有報警顯示。為了實現(xiàn)繼電器正常工作，系統(tǒng)設有繼電器動作檢測，并對故障狀態(tài)設有報警顯示；為了保證整個系統(tǒng)工作的正常，執(zhí)行動作正確，系統(tǒng)對ADC0809的轉換也設有轉換結果正確與否的檢測，并在ADC0809不正常工作時報警顯示；整個系統(tǒng)是一個嚴密完整的智能化系統(tǒng)，使用起來方便。逆變器：逆變系統(tǒng)是把蓄電池中的直流電變成標準的220V交流電，保證交流電在設備的正常使用。同時還具有自動穩(wěn)壓功能，可改善風光互補發(fā)電系統(tǒng)的供電質量；在逆變器的電路結構形式上，主要是工頻變壓器和高頻變壓器兩種形

10、式。對一個風光發(fā)電系統(tǒng)而言，逆變器是一種電力電子設備，抗過載，抗沖擊的能力要相對弱一些，是最易出故障的單元。3 太陽能電池3.1 太陽能電池的原理太陽能光伏電池(簡稱光伏電池)用于把太陽的光能直接轉化為電能。目前世界各國正在研究的太陽電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽電池。在能量轉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。多晶硅比單晶硅轉換效率略低，但價格更便宜。另外，還有其它類型的太陽電池5。太陽能電池的能量轉換是應用P-N結的光伏效應（Photovoltaic Effect）。首先對P-N結二極管做一簡單說明。如圖2所示，為一理想的P-N結二極管的電流-電壓（I-

11、V）特性圖，其對應的方程式如下： （1）Ipn，Vpn：P-N結二極管的電流及電壓k：波爾茲曼常數（Boltzmann Constant：1.3810-23J/K）q：電子電荷量（1.60210-19庫侖）T：絕對溫度（凱氏溫度K攝氏溫度273度）Is：等效二極管的逆向飽和電流VT：熱電壓（Thermal Voltage：25.68mV）太陽能電池將太陽光能轉換為電能是依賴自然光中的的量子-光子（Photons），而每個光子所攜帶的能量為Eph： （2）h：普郎克常數（Planck Constant：4.1410-15eVS）c：光速（3108m/s）：光子波長圖2P-N結二極管I-V特性圖但

12、并非所有光子都能順利地通過太陽能電池將光能轉換為電能，因為在不同的光譜中光子所攜帶的能量不一樣。當光子所攜帶的能量大于禁帶（Band Gap）能量時，電子由價電帶（Valence Band）躍遷至導電帶（Conduction Band）而產生所謂的“電流”，所以當光子所攜帶的能量若大于禁帶能量時，便可以通過光電子轉換成電能。當入射太陽光的能量大于硅半導體的禁帶能量時，太陽光子照射入半導體內，把電子從價電帶激發(fā)到導電帶，從而在半導體內部產生了許多“電子-空穴”對，在內建電場的作用下，電子向N型區(qū)移動，空穴向P型區(qū)移動，這樣，N區(qū)有很多電子，P區(qū)有很多空穴，在P-N結附近就形成了與內建電場方向相反

13、的光生電場，它的一部分抵消了內建電場，其余部分則使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負電，于是在N區(qū)與P區(qū)之間產生了光生伏打電動勢，這就是所謂的“光生伏打效應”。如果位太陽電池開路，即組成電池回路中，負載電阻為無窮大，則被P-N結分開的電子和空穴，就會全部積累在P-N結附近，于是出現(xiàn)了最大光生電動勢，它的數值即為開路電壓，記作Voc。如果把太陽電池短路，即回路負載電阻為零，則所有P-N結附近的電子與空穴，由結的一邊，流經外電路到達結的另一邊，產生了最大可能的電流，即短路電流記作ISC。太陽能電池相當于具有與受光面平行的極薄P-N結的大面積的等效二極管，因此可以假設太陽能電池為一個二極管與太陽光電流發(fā)生源所并聯(lián)

14、的等效電路，如圖3所示。圖3 太陽能電池的理想狀態(tài)等效電路3.2 太陽能電池板的計算硅太陽能發(fā)電板容量是指平板式太陽能板發(fā)電功率WP。太陽能發(fā)電功率量值取決于負載24h所能消耗的電力H(WH)，由負載額定電源與負載24h所消耗的電力，決定了負載24h消耗的容量P(AH)，再考慮到平均每天日照時數及陰雨天造成的影響，計算出太陽能電池陣列工作電流IP(A)。由負載額定電源，選取蓄電池公稱電壓，由蓄電池公稱電壓來確定蓄電池串聯(lián)個數及蓄電池浮充電壓VF (V)，再考慮到太陽能電池因溫度升高而引起的溫升電壓VT(v)及反充二極管P-N結的壓降VD(V)所造成的影響，則可計算出太陽能電池陣列的工作電壓VP

15、(V)，由太陽電池陣列工作電源IP(A)與工作電壓VP(V)，便可決定平板式太陽能板發(fā)電功率WP，從而設計出太陽能板容量，由設計出的容量WP與太陽能電池陣列工作電壓VP，確定硅電池平板的串聯(lián)塊數與并聯(lián)組數7。太陽能電池陣列的具體設計步驟如下：計算負載24h消耗容量P。P=H/V（）V負載額定電源選定每天日照時數T(H)。計算太陽能陣列工作電流。IP=P(1+Q)/T（）Q按陰雨期富余系數，Q=0.211.00確定蓄電池浮充電壓VF。鎘鎳()和鉛酸()蓄電池的單體浮充電壓分別為1.41.6V和2.2V。太陽能電池溫度補償電壓VT。VT=2.1/430(T-25)VF（）計算太陽能電池陣列工作電壓

16、VP。VP=VF+VD+VT（）其中VD=0.50.7，約等于VF太陽電池陣列輸出功率平板式太陽能電板。WP=IPUP（）根據VP、WP在硅電池平板組合系列表格，確定標準規(guī)格的串聯(lián)塊數和并聯(lián)組數。太陽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烈的非線性。太陽電池陣列的額定功率是在以下條件下定義的：當日射S=l000W；太陽電池溫度T=25；大氣質量AM=1.5時，太陽電池陣列輸出的最大功率便定義為它的額定功率。太陽電池陣列額定功率的單位為“峰瓦”，記以“WP”。當日射S1000W時。圖4 太陽電池陣列的伏安特性曲線溫度和日照強度的變化對太陽電池的伏安特性都有影響，在僅改變日照強度

17、而保持其它條件(如太陽電池溫度和大氣質量等)不變的情況下。計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗)： 逆變器的轉換效率為90，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90=111W；若按每天使用8小時，則耗電量為111W*8小時=888Wh。按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為888Wh/6h/70%=210W。其中70是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。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、科學地使用蓄電池,不僅對提高其使用效率、延長其使用壽命十分關鍵,同時也可以提高整個系統(tǒng)

18、的工作效率。4.1 蓄電池充電狀態(tài)的檢測準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的充電方法的前提。目前，絕大多數的太陽能控制器采用的是在線檢測蓄電池的端電壓,并以此作為自動切換充電方法的依據。但眾所周知,蓄電池的端電壓受到很多因素的影響，尤其在充電過程中，蓄電池的端電壓受到太陽能電池端電壓的制約，不能準確反映其荷電狀態(tài)。比如，當系統(tǒng)所處溫度較高時，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”，這樣就很難檢測出蓄電池的準確荷電狀態(tài)，影響整個系統(tǒng)的正常工作。為此提出了一種新的檢測方法離線式檢測。在鉛酸蓄電池的理論中，蓄電池的電動勢可表示為： （8）式中:E電池電動勢，

19、(V) E0所有反應物的活度或壓力等于1時的電動勢，稱為標準電動勢(V)。R摩爾氣體常數；T溫度,(K)；F法拉第常數；n電化學反應中的電子得失數目。從(8)式可以看出，電動勢與硫酸濃度有關，也就是與荷電狀態(tài)有關。而蓄電池的開路電壓在數值上接近電動勢。根據有關文獻，蓄電池的穩(wěn)態(tài)開路電壓與其荷電狀態(tài)有良好的線性關系。因此，由蓄電池的開路電壓可以估算出其荷電狀態(tài)。4.2 蓄電池的容量計算蓄電池的容量由下列因素決定：蓄電池單獨工作天數。在特殊氣候條件下，蓄電池允許放電達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。對于日負載穩(wěn)定且要求不高的場合，日放電周期深度可限制在蓄電池所剩容量占額定

20、容量的80%。蓄電池要有足夠的容量，以保證不會因過充電所造成的失水。一般在選蓄電池容量時，只要蓄電池容量大于太陽能發(fā)電板峰值電流的25倍，則蓄電池在充電時就不會造成失水。蓄電池自身漏掉的電能。隨著電池使用時間的增長及電池溫度的升高，自放電率會增加。對于新的電池自放電率通常小于容量的5%，但對于舊的質量不好的電池，自放電率可增至每月10%15%。蓄電池的額定容量C，單位安時（Ah），它是放電電流安（A）和放電時間小時（h）的乘積。由于對同一個電池采用不同的放電參數所得出的Ah是不同的，為了便于對電池容量進行描述、測量和比較，必須事先設定統(tǒng)一的條件。實踐中，電池容量被定義為：用設定的電流把電池放電

21、至設定的電壓所給出的電量。也可以說電池容量是：用設定的電流把電池放電至設定的電壓所經歷的時間和這個電流的乘積由于要一天工作8小時，陰雨天能連續(xù)工作三天，所以可得出太陽能蓄電池的容量。取容量為12V/200Ah;采用全密閉免維護12V鉛酸蓄電池,由于蓄電池放電不能低于10V充電不高于16V。 5控制電路5.1 控制電路原理由圖5可以看出，風力發(fā)電與太陽能光電池板發(fā)電，共同給蓄電池供電（為直流）。此時風力發(fā)電機、太陽能電池板和蓄電池又共同為直流負載供電（風力發(fā)電機發(fā)出的電經過三相整流后便為直流）。圖5 控制電路原理微型單片機系統(tǒng)對蓄電池兩端電壓進行檢測：若蓄電池過充，則使繼電器J1動作，斷開充電回

22、路，不再為蓄電池供電；若檢測結果是蓄電池過放，則使繼電器J2動作，斷開負載電路，不再為負載供電，而給蓄電池充電。為保護系統(tǒng),增加了二極管Da和Db，它們的作用如下：Da的作用是三相整流的二極管組。因為蓄電池供電要求直流電壓。而風力發(fā)電機所發(fā)的是三相交流電。為了把交流電能轉換為直流電能，增設的三相整流二極管組。Db的作用是防止在光電板內產生倒向電流，使得光電板遭到破壞。5.2 8051單片機單片機是一種高度集成的芯片，它的內容是一臺完整的微型計算機。由于體積小，使得它在計算機外部設備，過程及工業(yè)控制設備等領域應用廣泛。單片機是按工業(yè)標準設計的，所以它有很好的環(huán)境適應能力和抗干擾能力。有很好的可靠

23、性。目前世界上常用的單片機有8051、MC6805、和MPD7811系列。本設計主要采用8051單片機作為微機控制的核心。8051型號的單片機屬于單片機MCS-51系列，為CMOS芯片。它的內部只有128字節(jié)的數據存儲器（RAM），4K存儲器（ROM）。8051單片機是在一塊芯片上集中了CPU、RAM，定時器/計數器和多功能的I/O線等計算機所需要的基本功能部件。他們都是通過片內單一總線連接而成。其基本結構依然是通用CPU加上外圍芯片的結構模式，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（SFR）的集中控制方法。5.3 ADC0809逐次逼近式8位A/D轉換器5.3.1 ADC

24、0809特性介紹ADC0809是8路模擬輸入的8位模數轉換器，逐次逼近式CMOS芯片，28線雙列直插式封裝。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉換器，內部結構如圖6所示，它由8路模擬開關、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關樹型DA轉換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理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，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容11。圖6 ADC0809內部結構框圖芯片的主要部分是一個8位逐次比較式A/D轉換器和8位模擬轉換電路。轉換器以8個時鐘周期的時間完成一位轉換值，在64個脈沖后完成8位的轉換，時鐘由外

25、電路提供，典型頻率為640KHz，8路模擬開關由3位二進制信息控制，以完成對某一路模擬信號轉換。轉換得到的數字信號鎖存在內部的輸出鎖存器中，由輸出允許信號選通鎖存器即可在輸出線上得到轉換結果數據。ADC 0809通過引腳IN0, IN1, IN7可輸入8路單邊模擬輸入電壓。ALE將3位地址線ADDA,ADDB,ADDC進行鎖存,然后由譯碼器選通8路中的一路進行A/D轉換。首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 AD轉換，之后EOC輸出信號變低，指示轉換正在進行。直到AD轉換完成，EOC

26、變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。5.3.2ADC0809與單片機的連接8051通過74LS138譯碼器的輸出端和讀、寫控制線來控制轉換器的模擬輸入通道地址鎖存、啟動和輸出允許。ADC 0809的時鐘頻率為640kHz，轉換時間為100，微機的時鐘頻率5MHz或更高一些，因此系統(tǒng)時鐘必須經分頻器分頻后接到ADC0809芯片的CLOCK引腳上。另外，ADC0809的EOC端可在轉換結束時發(fā)中斷請求脈沖，若用中斷輸入數據的方式則可利用EOC引線。如圖7所示。圖7 ADC0809與系統(tǒng)總線

27、的連接5.4 顯示接口電路單片機應用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有LED發(fā)光二極管和LCD液晶顯示器。這兩種顯示器的成本低廉，配置靈活，與單片機接口方便。本設計中采用的則是發(fā)光二極管。LED顯示塊是發(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極兩種。共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管陰極共地。當某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮；共陽極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽極并接+5V電壓，當某個發(fā)光二極管的陰極為低電平時，發(fā)光二極管點亮。系統(tǒng)中需要做出報警顯示的有圖中幾種情況。所以在設計中采用六路LED完成顯示工作。每一路代表一種狀態(tài)。所有LED的陽極都接上了+5V電壓，所以它屬于共陽極顯

28、示器。當某個LED的另一端接上低電平的時候，二極管即會發(fā)光，我們也就知道系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而知道系統(tǒng)下一步工作。每個LED的電壓降為1.21.5V，接上+5V電壓在驅動LED發(fā)光的情況下，它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，可以使進入8051的電流在其允許的安全范圍內，電路如圖8所示。圖8 六路LED顯示器5.5分頻電路8051CPU要與其他芯片協(xié)調工作，首先要完成它們的時鐘配合。ADC0809的選通信號的是由8051的ALE信號來擔負的。8051的ALE信號的時鐘頻率為2MHz，而ADC0809的時鐘頻率卻不大于600KHz，為了使得ADC0809能

29、正常工作，我們要對8051 的ALE信號進行四分頻。其電路圖9所示。圖9 四分頻電路結構圖本電路采用D觸發(fā)器進行分頻。一個D觸發(fā)器為2分頻。經過兩個D觸發(fā)器后，8051的ALE信號的時鐘頻率就變成了500KHz，也就能滿足ADC0809的時鐘頻率要求了。5.6模擬量輸入電路系統(tǒng)控制的模擬量是蓄電池兩端的電壓。但是這個控制電壓并不能滿足微型計算機正常工作的電壓要求。因為我們要完成的蓄電池電壓控制是使它在101216之間運行，直接接受此電壓的是ADC0809，而ADC0809的工作電壓為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換為小于5V的電壓。于是設計了如圖10所示。圖10 模擬

30、量輸入電路電路中電阻R1和可調電阻R2構成分壓電路，調節(jié)R2可以使得1端輸入電壓為標準值的時候，對應INO輸入端為5V，運算放大器324接成電壓跟隨器電路，起阻抗隔離作用，電容C1為電解電容，起濾波作用，防止交流干擾；電容C2也為濾波電容，容值小，抑制交流干擾。5.7 光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，并封閉在同一個不透明的管殼內，由絕緣管的透明樹脂隔開。光電耦合器用途很多，如作為高壓開關、信號隔離轉換、脈沖系統(tǒng)間的電平配比以及各種邏輯電路等。圖11 驅動繼電器動作電路圖11所示電路為利用光電耦合器連接成的驅動繼電器動作電路，當P1.4的電平被清為低電平時，在發(fā)光二極管中

31、產生電流，于是在對應端產生電流，使J1線圈帶電，按照指令的要求動作。圖12為利用光電耦合器連接成的反饋輸入電路，當J1的常開觸點動作閉合，使電路接通，于是產生電流，使P1.6產生低電平，即可由軟件采集P1.6信號，根據要求對系統(tǒng)采用相應控制了。圖12 反饋輸入電路5.8逆變電路利用TL494組成的穩(wěn)壓逆變器電路。TL494是一種固定頻率脈寬調制電路，它包含了開關電源控制所需的全部功能，廣泛應用于單端正激雙管式、半橋式、全橋式開關電源。TL494有SO-16和PDIP-16兩種封裝形式，以適應不同場合的要求。其主要特性集成了全部的脈寬調制電路；片內置線性鋸齒波振蕩器；外置振蕩元件僅兩個（一個電阻

32、和一個電容）；內置誤差放大器；內止5V參考基準電壓源；可調整死區(qū)時間；內置功率晶體管可提供500mA的驅動能力；推或拉兩種輸出方式。TL494內部電路如圖13所示圖13 TL494內部電路控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時間比較器具有120mV的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%，當輸出端接地，最大輸出占空比為96%，而輸出端接參考電平時，占空比為48%。當把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在03.3V之間）即能在輸出脈沖上產生附加的死區(qū)時間。脈沖寬度調制比較器為誤差放大器調節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當反饋電壓

33、從0.5V變化到3.5時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導通百分比時間中下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3V到（Vcc-2.0）的共模輸入范圍，這可能從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調制器的反相輸入端進行“或”運算。逆變器的主要指標：DC10V14.5V；輸出電壓：AC200V220V10；輸出頻率：50Hz5；輸出功率：70W150W；轉換效率：大于85；逆變工作頻率：30kHz50kHz。逆變電路如圖14所示。圖14 逆變電路第11、12腳構成穩(wěn)壓取樣、誤差放大系統(tǒng)，正相輸入端1腳輸入逆變器次級取樣繞組整流輸出的15V直流電壓，經R11、R

34、12分壓，使第1腳在逆變器正常工作時有近4.75.6V取樣電壓。反相輸入端2腳輸入5V基準電壓(由14腳輸出)。當輸出電壓降低時，1腳電壓降低，誤差放大器輸出低電平，通過PWM電路使輸出電壓升高。正常時1腳電壓值為5.4V，2腳電壓值為5V，3腳電壓值為0.06V。此時輸出AC電壓為235V(方波電壓)。第4腳外接R16、R14、C2設定死區(qū)時間。正常電壓值為0.01V。第5、6腳外接C13、R15設定振蕩器三角波頻率為100Hz。正常時5腳電壓值為1.75V，6腳電壓值為3.73V。第7腳為共地。第8、11腳為內部驅動輸出三極管集電極，第12腳為TL494前級供電端，此三端通過開關S控制TL

35、494的啟動/停止，作為逆變器的控制開關。當S1關斷時，TL494無輸出脈沖，因此開關管VT4VT6無任何電流。S1接通時，此三腳電壓值為蓄電池的正極電壓。第9、10腳為內部驅動級三極管發(fā)射極，輸出兩路時序不同的正脈沖。正常時電壓值為1.8V。第13、14、15腳其中14腳輸出5V基準電壓，使13腳有5V高電平，控制門電路，觸發(fā)器輸出兩路驅動脈沖，用于推挽開關電路。第15腳外接5V電壓，構成誤差放大器反相輸入基準電壓，以使同相輸入端16腳構成高電平保護輸入端。此接法中，當第16腳輸入大于5V的高電平時，可通過穩(wěn)壓作用降低輸出電壓，或關斷驅動脈沖而實現(xiàn)保護。在它激逆變器中輸出超壓的可能性幾乎沒有

36、，故該電路中第16腳未用，由電阻R18接地。6 軟件設計合理的系統(tǒng)設計自然要完成硬件和軟件的協(xié)調使用，既不會因為過分強調硬件設備，而使系統(tǒng)昂貴而龐大，使用笨拙，且缺少基本的保護；也不會因為過分強調軟件，而使系統(tǒng)使用復雜，操作困難，自然也不希望因此影響到系統(tǒng)的運行速度。程序流程圖如圖15所示。設T0為計時器，時間常數為10微秒，也可申請中斷，T1不用啟動定時器0調用QD子程序調用GCZC調用GFZCY主程序T0中斷服務程序R0加1R0=100？到一秒嗎？令R0=0重新T0初始化RETN圖15 程序流程圖7 抗干擾問題所謂干擾，是指由于某種干擾源產生，并通過一定途徑，侵入電器裝備或調節(jié)控制系統(tǒng)，對

37、裝備或系統(tǒng)的正常工作造成某種程度影響的一些動態(tài)瞬變訊號或誤差訊號。在計算機控制系統(tǒng)中，產生干擾的途徑和方式比較多。本系統(tǒng)產生干擾的原因主要有：繼電器動作中電火花產生造成的干擾，電源擾動產生的干擾，還有就是外部信號瞬間波動或錯誤信號也可能給系統(tǒng)帶來一定的干擾。在系統(tǒng)設計中，我們采用了光電耦合器就是考慮到抗干擾問題，這是由光電耦合器結構和自身的特點決定的：光電耦合器的信號傳遞采用電-光-電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，因此具有很高的絕緣電阻，可以達到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，能夠避免輸出端對輸入端可能

38、產生的反饋和干擾。光電耦合器作為開關應用時，具有耐用，可靠性高和速度快等優(yōu)點。響應時間一般為數以內，高速型光電耦合器的響應時間有的甚至小于10。所以光電耦合器的使用是抗干擾問題的很好解決方案。結論風光互補發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光電板，風力發(fā)電機，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能轉換成電能，然后通過控制系統(tǒng)對蓄電池充電，最后用電負荷供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統(tǒng)造價高。風電系統(tǒng)是利用風力發(fā)電機將風能轉換成電能，然后通過控制系統(tǒng)對蓄電池充電。最后通過逆變器對用電負荷供電的一套系統(tǒng)

39、。該系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)發(fā)電量較高，造價較低，運行維護成本低。缺點是風力發(fā)電機可靠性低。由于太陽能與風能的互補性強，風光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補了風電和光電獨立系統(tǒng)在資源上的缺陷。同時，風電和光電系統(tǒng)在蓄電池和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的。從能源上來說，太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性。白天太陽光最強時，風很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風能加強。在夏季，太陽光強度大而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性，而且太陽能和風能都是潔凈能源，對環(huán)境無污染。所以風光互補發(fā)電系統(tǒng)是資源條件最好的獨立系統(tǒng)。致謝大學生活

40、即將結束，在學校的學習和生活中，我深切感受到了學校老師的和藹可親、諄諄教導，學生的互幫互助。這么溫馨的氛圍，培育了我們每一屆畢業(yè)生。借此機會，我想對學校的所有老師說：老師，您辛苦了，我們會永遠記住學校的。在過去的生活中，我們在學習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，我們才學有所長，健康成長，走向成熟。我們才懂得了什么是奉獻，什么是耐心。在此向各位老師致謝。尤其在畢業(yè)設計這段時間里，老師都很辛苦，給我指導和講解，雖然時間不長，但使我對所學專業(yè)知識有了系統(tǒng)的了解和認識。在此，我想對各位老師說：謝謝您。畢業(yè)設計是對大學所學知識的檢驗和考核，自己動手實踐，才知道自己

41、理論知識的缺乏之處，這樣能學到更多的知識。既提高了實際應用能力，又彌補了自己的漏洞。由于時間緊湊，設計中有很多不足之處，希望老師能指導。參考資料1岳軍,賈大江.中小功率風光互補發(fā)電系統(tǒng)的測試與評價J.太陽能,2006,(02)2劉兆辰.美國的風能開發(fā)J.中國技術監(jiān)督,1996,(04)3杜榮華,張婧,王麗宏,張兆祥.風光互補發(fā)電系統(tǒng)簡介J.節(jié)能,2007,(03)4艾斌,楊洪興,沈輝,廖顯伯.風光互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設計匹配設計實例J.太陽能學報,2003,(05)5程節(jié)順.基于模糊控制的風光互補電源模型研究J.微計算機信息,2006,(10)6齊發(fā).獨立運行的風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究與設計J.電

42、子設計應用,2005,(07)7李德孚.戶用“風-光”互補發(fā)電系統(tǒng)技術與應用J.農業(yè)工程學報,2006,(S1)8強勁的風能J.農村電氣化,2004,(09)9武立志.風能及其利用J.吉林氣象,1994,(02)10郭繼高.風能發(fā)電小型風能發(fā)電及其發(fā)電機(1)J.1999,(05)11 劉煥平,韓樹新; ADC0809與AT89C51的一種接口方法J; 石家莊師范?？茖W校學報; 2002年02期;12魏云峰; 新型逆變器及其數據采集系統(tǒng)的研究 D;東北農業(yè)大學; 2007年13Malvino A.P. Digital Computer Electronics.McGraw-Hill Publi

43、shing Co，199714Aubrey Pilgrim. Build Your Own Pentium Processor PC and Save a Bundle. MeGraw-Hill附錄1附錄2ORG 0000H AJMP ZCX ORG 000BH AJMP TOINT中斷服務子程序：TOINT：ORG 0010H ；中斷服務程序 INC R0 ；計數器R0加1 CJNE R0 , #100 , FZL ；R0=100（到1秒？）否去FZL MOV R0，#00H ；R0清零 FZL： MOV TH0，#8008H MOV TL0，#0F0H ；置時間常數為10s MOV IE

44、，#82H ；允許T0申請中斷SETB TR0 ；啟動定時器 RETI ；中斷返回主程序： ZCX： ORG0090H ；主程序 MOVR0，#00H ； 計數器R0清0 MOVTMOD，#81H ；T0定時器工作方式 MOVIE ，#82H ；T0可申請中斷 MOVTH0，#0D8H ；定時常數10ms MOVTL0，#0F0H ； SETBTR0 ；啟動定時器 LOOP： ACALLQD ；調QD子程序 MOV R4，A ；存結果在A4中 ACALLGCZC ；調“過充”子程序 ACALLGFZC ；調“過放”子程序 SJMPLOOP ；轉至LOOP循環(huán)A/D轉換、采樣、濾波子程序：QD：

45、 ORG0120H ；A/D啟動轉換濾波電路MOVDPTR，#0000H ；MOVA，#01H ；選中通道1，將標準電源MOVDPTR，A ；送入A/DDZ：MOVDPTR，#A000H ；MOVA，#00H ；MOVDPTR，A ；啟動A/D轉換DZ0：JNBP3.2 ，DZ1 ；轉換完則繼續(xù)SJBPDZ0 ；未完則等待DZ1： MOVA，DPTR ；取入轉換結果 CJNEA，#FF，DZ2 ；等于FF嗎？不等則去DZ2 SJMPDZ3 ；等于則去DZ3DZ2： CLR P3.0 ；清P3.0D為0，發(fā)信號A/D故障 SJMP DZ ；轉DZ重新轉換DZ3： SETB P3.0 ；清P3.0D的故障顯示信號 MOV R2 ，#00H ；R2清0 MOV R1 ，#00H ；R1清0 MOV R3 ，#08H ；計數器R3置8 MOV DPTR ，#0000H ； MO