風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)-硬件部分論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)話題風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件部分摘要：由于能源危機(jī)日益嚴(yán)重和環(huán)境惡化，風(fēng)能和光伏發(fā)電是最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)。該系統(tǒng)可以合理地結(jié)合和補(bǔ)充風(fēng)能和太陽(yáng)能。風(fēng)光互補(bǔ)路燈利用太陽(yáng)能組件的光伏效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為 HYPERLINK %20%20%20%20:/ee.ofweek%20%20%20%20/CAT-2821-SmartGrid.html o 電能 t _blank 電能，再利用風(fēng)力發(fā)電將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在蓄電池中供負(fù)載使用。 ，是集 HYPERLINK %20%20%20%20:/baike.ofweek%20%20%20%20/285.html o 太陽(yáng)能光伏 t _blan

2、k 太陽(yáng)能光伏技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、電池技術(shù)、照明光源技術(shù)于一體的新興技術(shù)。整個(gè)電路采用MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)控制，電路中采用光敏電阻控制路燈的通斷。最后，MPPT算法與MATLAB的仿真對(duì)比表明，本文采用的控制方法具有優(yōu)越性。關(guān)鍵詞:新能源,風(fēng)光互補(bǔ), MPPT模擬目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _1 緒論 1引言5 HYPERLINK l _1.1 研究背景 1.1 研究背景5 HYPERLINK l _1.2 我國(guó)太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì) 1.2 中國(guó)太陽(yáng)能與風(fēng)能發(fā)電發(fā)展趨勢(shì)5 HYPERLINK l _1.3 本課題的研究意義 1.3 本研究意義6 HYP

3、ERLINK l _2 風(fēng)光互補(bǔ)智能系統(tǒng)的基本原理 2風(fēng)光互補(bǔ)智能系統(tǒng)基本原理7 HYPERLINK l _2.1 傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的原理 2.1 傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理8 HYPERLINK l _2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成與原理 2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及原理9 HYPERLINK l _2.3 蓄電系統(tǒng) 2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)1 1 HYPERLINK l _2.4橋式整流、濾波電路 2.4.1 單相橋式整流濾波電路 2.4橋式整流濾波電路1 4 HYPERLINK l _2.5_光源跟蹤控制 2.5負(fù)載跟蹤控制1 5 HYPERLINK l _2.6 運(yùn)行保護(hù)控制 2.6 光源跟蹤控制1 5

4、 HYPERLINK l _2.6 運(yùn)行保護(hù)控制 2.7 運(yùn)行保護(hù)控制1 5 HYPERLINK l _3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的控制 3風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制 PAGEREF _Toc263086442 h 1 6 HYPERLINK l _3.1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)概述 3.1風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc263086443 h 13 HYPERLINK l _3.2 風(fēng)光互補(bǔ)控制器方框原理圖 3.2 風(fēng)控制器框圖 PAGEREF _Toc263086444 h 14 HYPERLINK l _3.3 風(fēng)力發(fā)電的控制圖策略 3.3 風(fēng)電控制圖策略 PAGEREF _Toc263086445

5、 h 15 HYPERLINK l _3.5路燈定時(shí)控制 3.4 路燈定時(shí)控制1 7 HYPERLINK l _3.6 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 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)時(shí)間控制部分的硬件實(shí)現(xiàn) 1 8 HYPERLINK l _4 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工況分析于仿真 4風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行工況分析與仿真 PAGEREF _Toc263086453 h 21 HYPERLINK l _4.1 系統(tǒng)工況分析 4.1 系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析 PAGEREF _Toc263086455 h 21 HYPERLINK l _4.2 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的充放電電路 4.2 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)充放電電路2 3 HYPERL

6、INK l _4.3 MPPT算法仿真 4.3 MPPT算法仿真2 5 HYPERLINK l _結(jié)論 結(jié)論 PAGEREF _Toc263086469 h 25 HYPERLINK l _ 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc263086470 h 26 HYPERLINK l _附 錄 附錄 PAGEREF _Toc263086471 h 26 HYPERLINK l _致 謝 至2 91 簡(jiǎn)介1.1 研究背景隨著科技的發(fā)展，我們的生活越來(lái)越好，但是我們周?chē)沫h(huán)境越來(lái)越差，一次能源的性質(zhì)越來(lái)越少，我們不得不尋找新的能源。我們發(fā)現(xiàn)有統(tǒng)一的能源，能源效率不高，成本也比較高，所以必須尋求

7、新能源互補(bǔ)技術(shù)，合理利用兩種或兩種以上互補(bǔ)的新能源技術(shù)，使各種互補(bǔ)時(shí)儲(chǔ)存能量的能量比較強(qiáng)，儲(chǔ)存的能量釋放能量時(shí)，能量的合理利用就比較弱。隨著地球資源越來(lái)越稀缺，基礎(chǔ)能源的投資成本不斷攀升，各種安全和污染問(wèn)題比比皆是。新能源的環(huán)保更為重要。1.2 我國(guó)太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電發(fā)展趨勢(shì)1.2.1太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在努力研究太陽(yáng)能的利用?？梢哉f(shuō)是取之不盡用之不竭，僅占太陽(yáng)表面發(fā)出的總能量的二十分之一左右，而太陽(yáng)表面所釋放的能量相當(dāng)于地球所需總能量的3-4倍。世界。其次，宇宙沒(méi)有晝夜四季，沒(méi)有烏云和陰影，輻射能量很穩(wěn)定。結(jié)果是一個(gè)比地面相對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，在失重、高真空的宇宙環(huán)境中，對(duì)設(shè)備部件

8、的強(qiáng)度要求并不算太高。此外，與石油、煤炭等化石燃料相比，太陽(yáng)不會(huì)造成“溫室效應(yīng)”和全球氣候變化，也不會(huì)造成環(huán)境污染。正因?yàn)槿绱?，許多國(guó)家都重視太陽(yáng)能的利用，我們都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)各種光學(xué)和光電新材料，以擴(kuò)大太陽(yáng)能的應(yīng)用。尤其是近10年，在可采油量觸底反彈、兩大危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化的情況下，越來(lái)越多的人開(kāi)始向往“太陽(yáng)能時(shí)代”，從發(fā)電、供暖、供水，各種被廣泛使用并在某些方面使用太陽(yáng)能的太陽(yáng)能發(fā)電廠已進(jìn)入實(shí)用階段。1.2.2風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展趨勢(shì)1 風(fēng)電成本將大大降低隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進(jìn)步，風(fēng)力渦輪機(jī)將更便宜、更高效。增加風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的基礎(chǔ)設(shè)施投資降低了成本，同樣的裝機(jī)容量需要更少的機(jī)組，這也節(jié)省了成本。通過(guò)降

9、低融資成本和經(jīng)驗(yàn)豐富的開(kāi)發(fā)商，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)成本也可以相應(yīng)降低。風(fēng)力渦輪機(jī)可靠性的提高也降低了運(yùn)行和維護(hù)的平均成本?？傮w而言，風(fēng)力發(fā)電成本將顯著降低。2 技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化比例必然提高風(fēng)電技術(shù)與裝備，中國(guó)風(fēng)電裝備制造能力和技術(shù)水平，降低風(fēng)電成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電技術(shù)發(fā)展，為大規(guī)模商用奠定了基礎(chǔ)。其意義不僅在于降低風(fēng)力發(fā)電成本，更在于推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)業(yè)形成向國(guó)際市場(chǎng)傾斜的優(yōu)勢(shì)。3 海上風(fēng)電正在悄然興起，將成為重要的能源形式海上風(fēng)能資源豐富，地勢(shì)平坦，近來(lái)已成為海上風(fēng)電技術(shù)研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。多兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組海上風(fēng)電場(chǎng)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)是國(guó)內(nèi)外風(fēng)能利用的新趨勢(shì)。隨著時(shí)代風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展，陸地上的發(fā)電

10、機(jī)組總量已經(jīng)飽和，海上風(fēng)電場(chǎng)將成為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。海上風(fēng)力發(fā)電是近年來(lái)國(guó)際風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)新領(lǐng)域，是方向的方向。4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組繼續(xù)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)組正保持規(guī)?；l(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有兩種發(fā)展模式。陸上風(fēng)電，低風(fēng)速發(fā)電技術(shù)，主要模式是2-5兆瓦的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)方向，這種模式是向電網(wǎng)輸送電力。海上風(fēng)電主要用于安裝5MW以上的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，在較淺的近海水域布置大型風(fēng)電場(chǎng)。優(yōu)勢(shì)明顯，即不占用陸地、海上風(fēng)能資源。1.3 本課題的研究意義傳統(tǒng)的單一風(fēng)能或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致全國(guó)大部分地區(qū)在特定時(shí)間耗盡能源，如果使用風(fēng)能和太陽(yáng)能能夠解決單一能

11、源的短缺問(wèn)題。要知道國(guó)內(nèi)大部分城市幾乎已經(jīng)成為風(fēng)能和太陽(yáng)能路燈的基礎(chǔ)設(shè)施，而我國(guó)絕大多數(shù)城市目前僅使用傳統(tǒng)電力供應(yīng)。城市發(fā)展、道路建設(shè)、路燈架設(shè)都是巨大的能源消耗。在這個(gè)能源短缺的時(shí)代，我們?cè)趺茨鼙贿@樣消費(fèi)？新措施降低能耗又不能影響城市發(fā)展，要更換能源，尋找降低能耗但不影響城市發(fā)展的新措施，據(jù)初步了解引進(jìn)風(fēng)能和太陽(yáng)能能源 使用不浪費(fèi)大量能源、不污染環(huán)境的新型路燈，是我們城市綠色低碳新生活的趨勢(shì)。2 風(fēng)光互補(bǔ)智能系統(tǒng)基本原理太陽(yáng)能太陽(yáng)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)框圖從節(jié)能的角度來(lái)看，整個(gè)風(fēng)能和太陽(yáng)能智能系統(tǒng)包括能源生產(chǎn)、儲(chǔ)

12、存和消費(fèi)三部分。風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電的部分，能源發(fā)電環(huán)節(jié)，分別將不確定的風(fēng)能和太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的能源，最大限度的消除能源供需，由于天氣等因素的不平衡，引入電池能量匹配來(lái)調(diào)節(jié)和平衡，儲(chǔ)能電池系統(tǒng)要承受的能量是指各種用電負(fù)載的能量消耗，有流動(dòng)負(fù)載和交流負(fù)載兩種。匹配的直流負(fù)載的工作電壓可以直接接入電路。如果工作電壓不匹配，則通過(guò)直流轉(zhuǎn)換器通過(guò)直流負(fù)載接入電路；當(dāng)交流負(fù)載連接到電路時(shí)，需要一個(gè)逆變器。2.1傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理2.1.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)原理將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力機(jī)械，工作機(jī)械，又稱風(fēng)車(chē)。從廣義上講，它是以乙醚為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱利用發(fā)動(dòng)機(jī)。使用自然能源的風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電作為備用電源，

13、但可以長(zhǎng)期使用。風(fēng)力發(fā)電原理，風(fēng)帶動(dòng)風(fēng)車(chē)的葉片旋轉(zhuǎn)，增壓器的轉(zhuǎn)速較快，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。根據(jù)目前的風(fēng)車(chē)技術(shù)，大約（微風(fēng)的程度）每秒三米的風(fēng)速可以開(kāi)始發(fā)電。保護(hù)電路、逆變器、電池的電源都經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)換成220V交流電源，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。機(jī)械連接與動(dòng)力傳遞水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)葉片連接，將扭矩傳遞給發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)齒輪箱及其高速軸與萬(wàn)向彈性件耦合。這種聯(lián)軸器應(yīng)具有良好的吸收阻尼和振動(dòng)特性，吸收適量的徑向、軸向和角偏移量，聯(lián)軸器可防止機(jī)構(gòu)過(guò)載。另一個(gè)直驅(qū)風(fēng)扇葉片通過(guò)齒輪箱1直接連接到電機(jī)風(fēng)扇電機(jī)。2.1.2風(fēng)扇輸出特性風(fēng)力發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)需要一定的扭矩來(lái)克服阻力，這個(gè)時(shí)刻稱為啟動(dòng)扭矩。變速機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)扭矩和摩擦

14、阻力，使有一個(gè)最小工作風(fēng)速，風(fēng)速大于fmin風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)設(shè)定值時(shí)，基于安全考慮，應(yīng)停止風(fēng)機(jī)，同時(shí)設(shè)定最大運(yùn)行風(fēng)量fmax和材料強(qiáng)度的風(fēng)機(jī)。 fmin和fmax之間的風(fēng)速稱為風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)輸出功率稱為額定風(fēng)速，以達(dá)到風(fēng)的額定功率。充分利用風(fēng)力，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)力發(fā)電機(jī)只能從風(fēng)能中獲取少量能量，能量吸收的程度可以通過(guò)風(fēng)能利用系數(shù)Cp來(lái)衡量。對(duì)于實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其機(jī)械功率 Pm 可用下式表示 (2.1)PW為風(fēng)輪風(fēng)能掃過(guò)的面積，D為風(fēng)輪直徑； CP 是風(fēng)能利用系數(shù)，它不是一個(gè)常數(shù)值。在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)承擔(dān)著將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

15、的功能。發(fā)電機(jī)直接決定了轉(zhuǎn)換過(guò)程的性能、效率和輸出電能質(zhì)量。因此，選擇合適的發(fā)電機(jī)是風(fēng)電工作的重要環(huán)節(jié)。在工程中，風(fēng)速功率曲線用于表示風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性 2 。2.1.3粉絲選擇系統(tǒng)采用300W磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)機(jī)輸出三相交流電，通過(guò)風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器為蓄電池充電。 所有永磁懸浮風(fēng)力渦輪機(jī)都是為低風(fēng)速區(qū)域應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的，采用全后推力軸承永磁懸浮風(fēng)壓引起的軸向摩擦，以減少傳統(tǒng)風(fēng)扇葉輪的軸向壓力增加，因?yàn)樗菫榇箫L(fēng)葉輪旋轉(zhuǎn)而設(shè)計(jì)的在軸向摩擦的作用下，對(duì)提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、減少軸向摩擦、增加發(fā)電量具有顯著意義，而旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的徑向摩擦可減少70%以上，大大降低了摩擦阻力，初始風(fēng)速1.5m/s，明顯

16、優(yōu)于普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)A、性能方面：新一代專利永磁轉(zhuǎn)子，徑向磁化結(jié)構(gòu)，無(wú)滑環(huán)、勵(lì)磁繞組，定轉(zhuǎn)子間氣隙大，使發(fā)電機(jī)具有低速發(fā)電性能，效率高，比功率高的特點(diǎn)，可以適應(yīng)高速應(yīng)用的使用。 B 、可靠性強(qiáng)：全部采用永磁懸浮軸承，使整個(gè)轉(zhuǎn)子處于微摩擦狀態(tài)，再采用特殊輔助軸承密封軸承采用寬系列雙膠圈（包括長(zhǎng)壽命、高低溫度潤(rùn)滑脂）；浸泡先進(jìn)的真空技術(shù)發(fā)生器，可靠性高、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免維護(hù)等特點(diǎn)，同時(shí)使發(fā)生器在極其惡劣的環(huán)境條件下可靠工作。以下是技術(shù)參數(shù)：模型F D1.5-0.30/10C安全風(fēng)速：50.0 米/秒刀片直徑：1.5米額定直流輸出：12V/24V起始風(fēng)速：1.5 米/秒額定功率：300W切入風(fēng)速：

17、2.5 米/秒過(guò)風(fēng)保護(hù)電磁制動(dòng)器額定風(fēng)速：10米/秒2.1.4風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)最簡(jiǎn)單的風(fēng)力渦輪機(jī)也可以由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分組成。在葉輪和發(fā)電機(jī)的作用下，氣流在葉輪上的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。如果連接到軸和葉輪，它將由發(fā)電機(jī)軸帶發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電。但風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)也很明顯，主要有以下幾點(diǎn)：1）噪音和視覺(jué)污染給人們的生活帶來(lái)不便，造成一定的污染；2）在土地資源稀缺的現(xiàn)狀下資源消耗增加；3) 不穩(wěn)定不可控，風(fēng)是自然形成的，人類無(wú)法有效控制；4）由于材料成本和技術(shù)成本高，風(fēng)電無(wú)法得到廣泛應(yīng)用；5）大量風(fēng)力發(fā)電設(shè)施使鳥(niǎo)類無(wú)處棲身，破壞生態(tài)環(huán)境。2.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成及原理2.2.1太陽(yáng)

18、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)。偏遠(yuǎn)地區(qū)的太陽(yáng)能戶用供電系統(tǒng)、通信信號(hào)供電、陰極保護(hù)、太陽(yáng)能路燈、光伏電站供電系統(tǒng)等可以獨(dú)立運(yùn)行的各種電池，都是一個(gè)獨(dú)立的光伏系統(tǒng)。圖2.2是獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。光伏發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能電池、阻斷二極管、調(diào)節(jié)控制器和蓄電池。圖2.2為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2太陽(yáng)能電池陣等效電路太陽(yáng)能電池的IV特性與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度S和太陽(yáng)能電池的溫度T有很大關(guān)系，即I=f(U,S,T)。以單晶硅為材料的太陽(yáng)能電池電路原理如圖2.3所示圖 2.3 太陽(yáng)能電池等效電路示意圖由于器件響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于光伏系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)，結(jié)電容可以忽略不

19、計(jì)。是沿電池邊緣的等效并聯(lián)電阻，是等效串聯(lián)電阻。由圖 2.3 的太陽(yáng)能電池等效電路推導(dǎo)出：(2.2)其中：I為太陽(yáng)能組件的輸出電流， IL為光生電流， ID為流過(guò)二極管的電流，I sh為太陽(yáng)能組件的漏電流。2.2.3太陽(yáng)能電池板的選擇與單晶硅相比，多晶硅太陽(yáng)能電池具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)閱尉Ч璧氖褂昧勘裙桦姵匦。杀疽策h(yuǎn)低于硅電池。但由于是晶界、位錯(cuò)等明顯缺陷的存在，多晶硅的光電轉(zhuǎn)換率一直無(wú)法突破20%的屏障，低于硅太陽(yáng)能電池。實(shí)驗(yàn)室常規(guī)硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率高達(dá)18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)10%轉(zhuǎn)換效率。但佐治亞理工學(xué)院光伏中心采用吸磷雙減反射膜技術(shù)，電池效率達(dá)到18.6%； PERL在新南威爾士大學(xué)的太

20、陽(yáng)能中心采用了類似的電池技術(shù)，電池效率達(dá)到19.8%；日本Kysera Technology，采用PECVD氮化硅鈍化和減反射起到雙重作用，加上表面織構(gòu)和背面場(chǎng)技術(shù)，1515Cln面積多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)17.1%，該電池技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)、商業(yè)化電池效率在14%以上。近日，德國(guó)弗勞恩霍夫研究所的研究人員利用一項(xiàng)新技術(shù)制造出世界上第一塊轉(zhuǎn)換率為20.3%的多晶太陽(yáng)能電池。多晶硅太陽(yáng)能電池憑借在工業(yè)規(guī)模和低成本上使用這種新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，有望很快占領(lǐng)市場(chǎng)。設(shè)計(jì)采用太陽(yáng)能電池的性能指標(biāo)：75W多晶硅太陽(yáng)能電池，光電轉(zhuǎn)換效率15%，從性能和項(xiàng)目實(shí)施的角度來(lái)看，最好選擇太陽(yáng)能多晶硅電池板 3 。2.2.

21、4光伏發(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)1光電轉(zhuǎn)換率很低。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率低仍然是整個(gè)國(guó)家乃至世界作為一個(gè)完整的研究小組一直希望能夠妥善解決的問(wèn)題。2 光伏發(fā)電需要大面積。太陽(yáng)能電池板越來(lái)越多地應(yīng)用于城市建筑的屋頂和墻面裝飾，成為所謂“清潔無(wú)污染”的清潔發(fā)電站，而在這個(gè)所謂的“綠色發(fā)電站”背后，卻潛伏著。所謂“清潔無(wú)污染的太陽(yáng)能發(fā)電廠。一系列高能耗、高污染的生產(chǎn)過(guò)程。這種電池面積的擴(kuò)大降低了效率。這是太陽(yáng)能發(fā)電量的需要和太陽(yáng)能發(fā)電量之間的另一個(gè)矛盾。大面積。3 所需的復(fù)雜照明要求。太陽(yáng)能發(fā)電的必要條件是光照指數(shù)。如果多云多雨，天氣悶熱，轉(zhuǎn)換效率會(huì)大大降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的效果。但是，系統(tǒng)也需要持續(xù)供電。4光伏發(fā)電成本

22、太高。太陽(yáng)能電池板的效率僅達(dá)到22%，但目前晶體硅太陽(yáng)能電池片的主要材料，然而，使用中央硅太陽(yáng)能電池板，純度高達(dá)99.9999%。硅技術(shù)被德國(guó)、日本、美國(guó)等幾家公司壟斷，但國(guó)家的研發(fā)需要高端材料?？梢韵胂?，太陽(yáng)能硅是進(jìn)口的。它值很多錢(qián)，而且花費(fèi)太多。2.3儲(chǔ)能系統(tǒng)2.3.1電池特性電池的工作特性包括：靜電動(dòng)勢(shì)、電阻、充電特性和放電特性。而我們通常所說(shuō)的靜電動(dòng)勢(shì)就是當(dāng)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(kāi)路電壓）稱為靜電動(dòng)勢(shì)。電池的電阻是電流流過(guò)電池時(shí)的電阻。電池的電阻包括以下幾部分： （1）極板的電阻很小，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)隔板的阻值與材質(zhì)有關(guān)；

23、(3)當(dāng)電解液電阻溫度升高時(shí)，電阻降低； (4)連接條的電阻小，為固定值。在恒流充電過(guò)程中，電池的端電壓UC和電解液密度25C隨時(shí)間tC而變化，這就是我們所說(shuō)的充電特性。但在恒流放電過(guò)程中，電池的端電壓Uf和電解液密度25C隨時(shí)間tf而變化。密度為1.051.30g/cm3ES=0.85+25(V) (2.3)其中，25(V)為25時(shí)電解液的相對(duì)密度，25=T+0.0007(T-25) (2.4)2.3.2鉛的工作原理電池鉛酸蓄電池屬于二次電池，其充放電過(guò)程是可逆的電化學(xué)反應(yīng)。由于鉛蓄電池的電解液是硫酸的水溶液，在充放電過(guò)程中電池電流的形成是通過(guò)正負(fù)離子的反向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一、鉛酸蓄電池的放電

24、過(guò)程鉛酸蓄電池的放電過(guò)程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。當(dāng)電池提供外部電路電流時(shí)，稱為放電。放電時(shí)，電流從正極流出，通過(guò)電器流向負(fù)極。電池單元中的電流方向與上述方向相反，電流從負(fù)極流向正極。在電流的作用下，電解液部分處于電離狀態(tài)，硫酸與正負(fù)極板上的活性物質(zhì)反應(yīng)生成硫酸鉛，硫酸量逐漸減少，硫酸中的氫與正負(fù)極板上的二氧化鉛的氧氣反應(yīng)變成水。 .根據(jù)電解液的相對(duì)密度，可以判斷電池的放電程度，判斷放電結(jié)束的主要標(biāo)志。需要注意的是，在正常使用的情況下，電池不能過(guò)度放電，否則小硫酸鉛會(huì)與活性物質(zhì)一起形成較大的晶體，增加極板的電阻，影響充電時(shí)的還原。整個(gè)放電過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式為：PbO2+Pb+2H2SO4=2P

25、bSO4+2H2O (2.5)2、鉛酸蓄電池的充電過(guò)程鉛酸蓄電池的充電過(guò)程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程。鉛酸電池放電完成后要恢復(fù)到原來(lái)的活性物質(zhì)，必須滿足一定的條件。此條件是使用直流電源進(jìn)行充電。充電過(guò)程與放電過(guò)程正好相反。鉛酸蓄電池的電流方向是從正極流向負(fù)極，充電電流從負(fù)極流出，通過(guò)充電設(shè)備流向正極。在充電電流的作用下，正負(fù)極板上的硫酸鉛形成二氧化鉛和鉛，硫酸返回電解液。硫酸含量增加，水分減少。鉛酸電池的最終充電時(shí)間可以通過(guò)電解液的相對(duì)密度來(lái)判斷。充電結(jié)束時(shí)，正負(fù)極上的硫酸鉛（PbSO4）大部分已轉(zhuǎn)化為二氧化鉛（PbO2）和海綿狀鉛（Pb）。如果繼續(xù)充電，充電電流只能起到分解水（H2O）的作用

26、，結(jié)果氫氣（H2）會(huì)從負(fù)極板逸出，氧氣（O2）會(huì)從正極板逸出，導(dǎo)致在強(qiáng)烈的放氣現(xiàn)象中。因此，充電結(jié)束時(shí)電流不宜過(guò)大，否則氣泡產(chǎn)生過(guò)于猛烈，極板活性物質(zhì)易脫落，應(yīng)適當(dāng)降低充電電流 4 .整個(gè)充電過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)式為：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4 (2.6)2.3.4電池選擇鉛酸蓄電池-免維護(hù)蓄電池：1、壽命：6年以上2、電池倉(cāng)：必須滿足埋地、密封、防水、防潮、防凍等要求。應(yīng)使用防盜螺絲，并采取電池防盜措施。3、照明時(shí)間：太陽(yáng)能電池充滿電可進(jìn)行3晚的道路照明。2.3.5電池工作溫度獨(dú)立運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，是蓄電池的關(guān)鍵部件，其主要功能是儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)電能。我國(guó)沒(méi)有專門(mén)用于太

27、陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池，而是使用傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池。主要類型：固定式鉛酸電池、工業(yè)密封電池、小型密封電池、啟動(dòng)電池等。溫度是影響電池使用壽命的主要因素之一。電池的工作主要受電池容量和壽命中的溫度影響。在低溫或高溫環(huán)境下工作都會(huì)影響電池的工作性能，特別是在低溫下，其工作容量會(huì)下降很多，這是由電池的特性決定的。在地表以下1米到1.5米處，環(huán)境溫度明顯受地表溫度影響，起到一定的“恒溫”作用，冬天感覺(jué)比地表高，冬天感覺(jué)比地表溫度低。夏天很熱。有利于電池的性能。由于發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定，一般需要配置電池系統(tǒng)才能工作。電池容量的選擇一般遵循以下原則：一是盡量滿足夜間照明和白天的能量，電池組應(yīng)向下存放

28、，也可以連續(xù)陰雨天和夜間照明，以滿足能源需求。電池容量太小，不能滿足夜間照明的需要，電池太大，一直處于沒(méi)電的狀態(tài)，影響續(xù)航，反而浪費(fèi)了。電池應(yīng)該是太陽(yáng)能電池，與電力負(fù)載（路燈）相匹配?？梢院苋菀椎卮_定它們之間的關(guān)系。太陽(yáng)能電池功率必須高于負(fù)載功率的四倍以上，系統(tǒng)才能正常工作。太陽(yáng)能電池的電壓超過(guò)電池電壓20% -30% ，以保證電池的正常負(fù)極。電池的容量必須大于6倍的消耗比才能正常負(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電路是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的最基本電路。在分析整流電路的工作原理時(shí)，整流電路中的二極管用作開(kāi)關(guān)，具有單向?qū)?/p>

29、電性。根據(jù)圖2.4左圖的電路圖，當(dāng)二極管D1和D3在正半周導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電阻會(huì)在正半周獲得正弦波。在負(fù)半周期間，當(dāng)二極管D2和D4導(dǎo)通時(shí)，加載電阻以獲得負(fù)半周的正弦波。負(fù)半周的負(fù)載電阻合成，產(chǎn)生同方向的單向脈動(dòng)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)是三相交流發(fā)電，所以需要使用三相整流橋式整流濾波電路，具體電路如圖2.5所示。三相橋式整流電路的工作原理和分析方法與單相橋式整流電路基本相同，此處不再贅述。單相橋式整流電路 三相橋式整流電路，即太陽(yáng)能電池，將風(fēng)產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，從而進(jìn)行電池充電工作。2.5負(fù)載跟蹤控制負(fù)載跟蹤控制環(huán)節(jié)和發(fā)電功率匹配控制在功耗

30、方面。負(fù)載的不確定性要求系統(tǒng)輸出的能量要與電池和負(fù)載所需的能量相匹配。當(dāng)負(fù)載所需的能量不多時(shí)，系統(tǒng)將不再需要在最大功率點(diǎn)跟蹤太陽(yáng)能電池板的輸出。根據(jù)系統(tǒng)要求，當(dāng)太陽(yáng)能電池板的輸出能量大于負(fù)載所需能量時(shí)，進(jìn)行太陽(yáng)能電池板的負(fù)載跟蹤控制?？刂破饔?jì)算可接受的最大負(fù)載電流、電池電流和電池端電壓，計(jì)算出的負(fù)載和電池功率需求，以電源的太陽(yáng)能電池板的輸出功率為參考值，由控制器調(diào)節(jié)PI 調(diào)節(jié)器 DC/DC 占空比可實(shí)現(xiàn)功率匹配。2.6 光源跟蹤控制為了提高照明的有效時(shí)間和太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率，可以跟蹤光源的太陽(yáng)能電池板已開(kāi)始應(yīng)用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于光敏傳感器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板，可以通過(guò)

31、特定的設(shè)備，光源跟蹤來(lái)控制電池板的仰角和方位角。光源跟蹤控制技術(shù)可以有效利用太陽(yáng)能資源，提高發(fā)電量。但是，光源跟蹤裝置的功耗比較大，失去了一定的實(shí)用價(jià)值。該控制技術(shù)適用于光源不穩(wěn)定或變化較快的場(chǎng)合?；卺槍?duì)特定場(chǎng)合設(shè)計(jì)的風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)，太陽(yáng)能電池板光源跟蹤控制采用光電晶體管作為光敏傳感器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行器。控制過(guò)程為：選擇早上跟蹤在太陽(yáng)的位置，太陽(yáng)能板接收到最強(qiáng)的太陽(yáng)輻射。當(dāng)太陽(yáng)下山，或回到原來(lái)位置時(shí)，天光板差，而升起的太陽(yáng)或天光又變強(qiáng)，繼續(xù)追隨光源。通過(guò)控制技術(shù)，光照角度的變化引起的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)和地理位置的變化很大。2.7 運(yùn)行保護(hù)控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)在給電池充

32、電時(shí)，如果整流橋發(fā)生故障，或者風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電池的連接斷開(kāi)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)將無(wú)法通過(guò)整流電路將其轉(zhuǎn)化為直流電，因此電池不能收費(fèi)。這時(shí)，此時(shí)，風(fēng)機(jī)葉片的轉(zhuǎn)速迅速增加，輸出線電壓會(huì)升高，會(huì)造成嚴(yán)重的風(fēng)輪飛揚(yáng)，損壞風(fēng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)。但在斷開(kāi)的情況下，擊穿風(fēng)力發(fā)電機(jī)和電池之間的整流二極管?？刂破餍枰L(fēng)力渦輪機(jī)控制以實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。正常保護(hù)控制時(shí)的最大安全轉(zhuǎn)速，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到極限值，或線電壓高于風(fēng)機(jī)輸出端設(shè)定的保護(hù)電壓時(shí)，系統(tǒng)切斷卸荷轉(zhuǎn)速步步為營(yíng)，保護(hù)風(fēng)機(jī)。汽輪機(jī)保護(hù)與控制，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行，避免事故發(fā)生；在正常運(yùn)行的保護(hù)和控制的基礎(chǔ)上，為防止控制器誤動(dòng)作，還設(shè)置了手動(dòng)閘門(mén)手動(dòng)切入卸載負(fù)載。系統(tǒng)滿足高電池電壓和充

33、電電流逐漸減小到一定值，然后開(kāi)始卸載負(fù)載以避免急劇上升。由于風(fēng)速過(guò)大，電池電壓開(kāi)始卸載，無(wú)需充電或放電。3 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電控制3.1風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)概述風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、小型風(fēng)力渦輪機(jī)、系統(tǒng)控制器、電池和逆變器組成。其中，光伏系統(tǒng)利用光伏電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過(guò)控制器給蓄電池充電，最后通過(guò)逆變器為用電負(fù)載供電。 .該系統(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)是系統(tǒng)成本高。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中使用的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，然后由控制器為電池充電，最后由逆變器為用電負(fù)載供電。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)輸出功率高，成本低，運(yùn)行維護(hù)成本低；小型風(fēng)力渦輪機(jī)的缺點(diǎn)是可靠性低。此外

34、，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)存在一個(gè)共同的缺陷，即導(dǎo)致資源的不確定性，導(dǎo)致發(fā)電量與用電負(fù)荷不平衡。很大，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電池長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)電。由于太陽(yáng)能和風(fēng)能風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)彌補(bǔ)了風(fēng)電和光伏各自獨(dú)立的系統(tǒng)資源，同時(shí)風(fēng)電和光伏系統(tǒng)在電池組和逆變器方面存在共同缺陷，具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性可以降低風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的成本。 .風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能力的合理配置對(duì)保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠性非常重要 5 。3.2風(fēng)光互補(bǔ)控制器框圖太陽(yáng)能和風(fēng)能互補(bǔ)性強(qiáng)，風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的系統(tǒng)資源彌補(bǔ)了風(fēng)能和光伏獨(dú)立系統(tǒng)資源的缺陷。同時(shí)，風(fēng)能和光伏發(fā)電系統(tǒng)、電池和逆變器可以共用，這樣可以降低風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的成本，使系統(tǒng)成本更加合理。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)

35、電系統(tǒng)根據(jù)用戶的用電負(fù)荷和資源狀況，合理配置系統(tǒng)容量，保證系統(tǒng)供電的可靠性，同時(shí)也可以降低發(fā)電系統(tǒng)的成本。無(wú)論環(huán)境如何以及如何處理電力要求，風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)都可以優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案以滿足用戶的需求。應(yīng)該說(shuō)，風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨(dú)立電力系統(tǒng)。圖 3.1 是風(fēng)電和太陽(yáng)能電路的控制框架圖，我們可以了解風(fēng)電和光伏并網(wǎng)的基本框架。圖 3.1 風(fēng)光互補(bǔ)電路控制框圖從圖3.1中風(fēng)光互補(bǔ)電路的控制框圖分析控制部分的原理圖，并根據(jù)要求設(shè)計(jì)反饋電路和路燈故障反饋電路感應(yīng)外界光強(qiáng)。對(duì)于路燈的開(kāi)關(guān)設(shè)置，光電二極管用于補(bǔ)充電能的蓄電，以感知外界光線的變化。無(wú)光時(shí)，有小飽和反向漏電流，二極管截止；當(dāng)光照時(shí)

36、，反向電流增大，形成光電流。光敏電阻改變其電阻來(lái)感應(yīng)光源，電壓比較器在汲取電壓之間的靈敏度，考慮到兩個(gè)光敏電阻串聯(lián)的方式，可以通過(guò)改變光敏電阻的電位值來(lái)調(diào)整與光敏電阻串聯(lián)的電阻的靈敏度范圍3.3 風(fēng)力發(fā)電控制圖策略目前，永磁風(fēng)力發(fā)電得到廣泛應(yīng)用。這種風(fēng)力渦輪機(jī)直接耦合到永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，并輸出具有不同幅值和頻率的三相交流電壓。將直流電轉(zhuǎn)化為電壓，輸出滿足電池充電要求的直流電。如果需要逆變，則將三相恒頻電源逆變后輸出到電網(wǎng)或其他負(fù)載。3.3.1風(fēng)扇功率控制策略1.風(fēng)速自動(dòng)跟蹤控制策略這種跟蹤控制策略的原理比較簡(jiǎn)單。首先，根據(jù)測(cè)速裝置測(cè)得的風(fēng)速，根據(jù)風(fēng)機(jī)的最優(yōu)功率負(fù)載曲線計(jì)算給定功率P，與輸出的觀

37、測(cè)值Pr比較，得出功率的誤差風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率，通過(guò) PI 控制器計(jì)算風(fēng)力發(fā)電量?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的參數(shù)值來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的輸出電流，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)輸出功率的調(diào)節(jié)。這種跟蹤控制策略可以用圖 3.2 來(lái)表示。圖 3.2 自動(dòng)風(fēng)速跟蹤策略框圖該方案可以根據(jù)風(fēng)速和時(shí)間地點(diǎn)的變化，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。該控制方案的控制方法雖然簡(jiǎn)單明了，但風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以工作在最大功率點(diǎn)，能量轉(zhuǎn)換效率比較高。但其最關(guān)鍵的缺陷在于需要提前了解風(fēng)機(jī)的功率特性，以確定其最優(yōu)的功率負(fù)載線。2、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速反饋控制策略跟蹤控制策略的思想是：當(dāng)風(fēng)力圍繞風(fēng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)計(jì)算出的速度和風(fēng)力機(jī)的

38、特性參數(shù)，對(duì)于給定的功率，并以風(fēng)電機(jī)組輸出功率的觀測(cè)值比較得到誤差，風(fēng)電機(jī)組的參數(shù)值由PI控制器給定，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率，最終實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力渦輪機(jī)。其主要特點(diǎn)是：（1）控制策略也簡(jiǎn)單，可使風(fēng)機(jī)工作在最優(yōu)電力負(fù)荷線附近，提高風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率。 (2) 不需要知道風(fēng)力機(jī)的功率特性，只需要知道特性參數(shù)C p、 與最優(yōu)功率負(fù)載線對(duì)應(yīng)的功率和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 6 。5圖 3.3 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速反饋控制框圖3.4 路燈定時(shí)控制3.4.1路燈開(kāi)關(guān)與外界光強(qiáng)的關(guān)系在推動(dòng)半導(dǎo)體技術(shù)快速發(fā)展、太陽(yáng)能應(yīng)用的快速進(jìn)步，特別是在發(fā)電、供熱、智能電路設(shè)計(jì)方面，引入光學(xué)技術(shù)已不是新鮮事。開(kāi)發(fā)中，如何增加電路中的電信

39、號(hào)強(qiáng)度，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，設(shè)計(jì)光控電路時(shí)面臨的問(wèn)題？現(xiàn)在這個(gè)問(wèn)題，為了達(dá)到更好的解決方案，在照明的情況下，應(yīng)用在光敏元件上阻礙了電流的變化，它降低或增加了它的電參數(shù)，從而使電路開(kāi)或關(guān)，電信號(hào) 易于轉(zhuǎn)換為電子控制電路實(shí)現(xiàn)光控。在這樣的電路設(shè)計(jì)中，對(duì)電路元件的要求也是非常高的，尤其是在感光元件的光控電路功能實(shí)現(xiàn)的核心，其參數(shù)必須準(zhǔn)確穩(wěn)定。因此，在選擇此類元器件時(shí)，一定要選擇穩(wěn)定可靠、靈敏度高的元器件，當(dāng)然，不管電路運(yùn)行的穩(wěn)定功能，能不能實(shí)現(xiàn)呢？不僅是元器件和電路，外接電源也不容忽視，聲控電路最好的調(diào)光電路是帶穩(wěn)壓電路，保證電路正常工作。我們都知道，當(dāng)城市的中檔燈達(dá)到一定時(shí)間后，打開(kāi)燈，受光敏元

40、件和阻抗控制的電信號(hào)強(qiáng)度隨光強(qiáng)而變化，然后通過(guò)改變電信號(hào)從傳感器會(huì)被觸發(fā)，只要電信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到一定水平后，觸發(fā)器就會(huì)觸發(fā)開(kāi)啟工作。光控照明電路的主要作用是當(dāng)外界光線的強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)開(kāi)啟照明電路。方案有很多種，但要考慮方案的可行性、器件的穩(wěn)定性和靈敏度，尤其是光敏器件的選擇，要容易實(shí)現(xiàn)高靈敏度的電路功能。我們?cè)谠O(shè)計(jì)光控電路時(shí)，不僅要盡量簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，還要使電路功能強(qiáng)大，功能的實(shí)現(xiàn)要可靠穩(wěn)定 7 。3.4.2使用光敏 HYPERLINK %20%20%20%20:/ee.ofweek%20%20%20%20/CAT-2809-Interfacebusdriverclockswitch.html

41、 o 開(kāi)關(guān) t _blank 開(kāi)關(guān)檢測(cè)環(huán)境照度光敏電阻是一種利用半體光電效應(yīng)的半導(dǎo)體液晶器件。當(dāng)耐光牢度很小時(shí)。沒(méi)有耐光性。由晶體管組成的放大器自動(dòng)控制電路可用于實(shí)現(xiàn)您需要的電路。作為晶體管的偏置電阻。因此，當(dāng)光流通過(guò)晶體管時(shí)，敏感繼電器被驅(qū)動(dòng)。打開(kāi)電機(jī)繼電器。窗簾打開(kāi)。該繼電器可接JRX-13F靈敏繼電器。灌電流大于 50 mA。達(dá)林頓管可用于前置放大器。放大器可以連接到逆變器。反向驅(qū)動(dòng)繼電器的原理：光敏電阻與穩(wěn)壓二極管相連，其值隨照射光的強(qiáng)度而變化，與穩(wěn)壓二極管并聯(lián)，所以電壓與穩(wěn)壓二極管相同。當(dāng)光敏電阻的值較小時(shí)，電壓也較小。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)電路的供電電壓，

42、結(jié)果UJT振蕩，可控硅不能導(dǎo)通，燈不亮 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DS1302DS1302 的原理圖如圖 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(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的串行接口與微控制器通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年和月末日期的自動(dòng)調(diào)整，包括閏年校正。時(shí)鐘工作在24小時(shí)制或12小時(shí)制（AM/PM），單片機(jī)DS1302采用同步串行通信接口，只有一個(gè)三線連接：（1）/RST（復(fù)位）（2） /O（序列，可以在非常低的數(shù)據(jù)線上工作），（3）SCLK（串行時(shí)鐘）數(shù)據(jù)從MCU的實(shí)時(shí)時(shí)鐘/RAM或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘/R

43、AM到MCU的傳輸，每1個(gè)字節(jié)或一次 31 個(gè)字節(jié)。時(shí)鐘保存功耗狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)，功耗小于1微瓦 9 。圖 3.4 DS1302 引腳圖圖 3.5 DS1302 原理框圖帶有可編程涓流充電器、電源和備用電源引腳、7 個(gè)額外字節(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 引腳如下所述：GND電源地；Vcc1單電源系統(tǒng)中的電源引腳，雙電源系統(tǒng)中的備用電源；Vcc2雙電源系統(tǒng)中的主電源引腳，DS1302 由 Vcc1 和 Vcc2 中的較大者供電。當(dāng)Vcc1小于Vcc2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)位信號(hào)，

44、在讀寫(xiě)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 也可以由外部振蕩器驅(qū)動(dòng)。此時(shí)X1引腳接外部振蕩器信號(hào)，X2懸空。命令字節(jié)：如果該位為 0，則每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸都由命令字節(jié) MSB（位 7）開(kāi)始，必須為邏輯 1。 DS1302 的操作被禁用，選擇寫(xiě)操作（邏輯 0 位 6 到 0:00 實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)， 6 到 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）。寄存器分配在表 3.1 中給出。復(fù)位和時(shí)鐘控制：/RST 將數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始設(shè)置為高電平，/RST 啟動(dòng)控制邏輯，允許向移位寄存器致地址/命令序列，在下降沿后一

45、個(gè)時(shí)鐘周期輸入數(shù)據(jù)，時(shí)鐘在上升沿?cái)?shù)據(jù) 如果 /RST 變低，上升沿必須有效，所有數(shù)據(jù)傳輸都以 I/0 引腳的高阻抗?fàn)顟B(tài)終止。在此過(guò)程中上電后，/RST 必須保持為邏輯 0，直到 Vcc 大于 2.0V。 /RST 從 0 變?yōu)?1，SCLK 必須為邏輯 0。寄存器分配地址表3.1數(shù)據(jù)輸入：在輸入寫(xiě)命令字節(jié)的 8 個(gè)時(shí)鐘周期后，在接下來(lái)的 8 個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)。如果有額外的 SCLK 周期，則忽略，數(shù)據(jù)輸入起始位為位 0。數(shù)據(jù)輸出：在輸入讀命令字節(jié)的 8 個(gè)時(shí)鐘周期后，在接下來(lái)的 8 個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿致數(shù)據(jù)。注意：第一個(gè)數(shù)據(jù)位在寫(xiě)命令字節(jié)最后一位的第一個(gè)下降沿發(fā)出，數(shù)據(jù)輸出起始位為位

46、 0 10 。3.5.2DS1302與單片機(jī)連接圖3.6 DS1302與51單片機(jī)連接電路圖4.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工況分析與仿真4.1 系統(tǒng)運(yùn)行狀況分析風(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)組組成的發(fā)電系統(tǒng)。它可以由系統(tǒng)的兩個(gè)部分獨(dú)立或聯(lián)合供電。電池充放電消耗或提供電能，負(fù)載消耗電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率P pv和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率Pw 提供。負(fù)載所需功率LP和電池可接受充電功率PB在任何時(shí)候都處于不同的狀態(tài)，得到四者之間的關(guān)系。主要工作條件如下：(1)當(dāng)日照充足、風(fēng)速較大時(shí)，系統(tǒng)發(fā)電充足，且Ppv+Pw PL ，系統(tǒng)同時(shí)給負(fù)載和電池供電。裝載和卸載負(fù)載。(2)在高風(fēng)速狀態(tài)下，系統(tǒng)發(fā)電充足

47、，P w P L +P B ，如果有陽(yáng)光，光伏發(fā)電系統(tǒng)斷開(kāi)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)供電。負(fù)載和電池供電，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載跟蹤控制或接入卸載負(fù)載。(3) 當(dāng)有陽(yáng)光且風(fēng)速達(dá)到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，系統(tǒng)發(fā)電，但發(fā)電量不足或負(fù)載功率大，P pv + P w P L ，則電池為負(fù)載提供的能量不足。(4)有陽(yáng)光且風(fēng)速未達(dá)到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速時(shí)，系統(tǒng)輸出功率為Ppv（無(wú)陽(yáng)光且風(fēng)速達(dá)到風(fēng)機(jī)啟動(dòng)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，P pv (P w ) 0時(shí)，電池為負(fù)載供電。(6)當(dāng)系統(tǒng)無(wú)負(fù)載且系統(tǒng)達(dá)到發(fā)電條件時(shí)，系統(tǒng)只對(duì)電池充電。(7)系統(tǒng)空載，系統(tǒng)未達(dá)到發(fā)電條件，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。(8)

48、當(dāng)電池達(dá)到放電深度，即V B V low時(shí)，切斷負(fù)載，系統(tǒng)處于電池保護(hù)控制狀態(tài)。隨著光照強(qiáng)度、風(fēng)速、載荷等因素的不斷變化，幾種工況也在不斷變化。系統(tǒng)的不同運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)采用不同的控制策略。小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)工況見(jiàn)表4.1。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀況 4.14.2風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)充放電電路本文以風(fēng)扇充電電路來(lái)描述該系統(tǒng)的充放電電路。參見(jiàn)（圖 4.2）電能接入繼電器，通過(guò)芯片PT4107接入電池。當(dāng)充電電壓過(guò)高時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)電路，斷開(kāi)繼電器。當(dāng)電壓適合充電時(shí)，直接給電池充電。太陽(yáng)能電池板或風(fēng)扇輸出的電能通過(guò)該電路為鉛酸蓄電池充電。當(dāng)電池的電能達(dá)到上限電壓時(shí)，應(yīng)立即斷電，低于下限電壓時(shí)應(yīng)給電池充電。圖 4.2 充電電路 (a) 和放電電路 (b)4.3 MPPT算法仿真圖 4.3 中的 DD1 模塊使用 S-Function 編寫(xiě)仿真模塊包來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能 MPPT 算法 11 。圖 4.3 MPPT 算法模塊為了比較仿真結(jié)果，選擇導(dǎo)納增量法與本文提出的控制方法進(jìn)行對(duì)比。該方法控制效果好，控制穩(wěn)定性高，不受功率時(shí)間曲線的影響。缺點(diǎn)是控制算法較復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求較高。得到太陽(yáng)能電池陣列的參數(shù)后，系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖 4.4 所示?？贵w圖 4.4 參考條件下的仿真結(jié)果從仿真結(jié)果可以看出，在參考條件