【正文】 ........ 25 系統(tǒng)主程序設(shè)計 .................................................................................................... 26 軟件調(diào)試和仿真 .................................................................................................... 26 5 逆變主電路的設(shè)計 ............................................................................................................ 30 控制方法 ........................................................................................................................ 30 控制芯片 ........................................................................................................................ 30 控制電路 ............................................................................................................... 31 供電電源 ................................................................................................. 31 時序和死區(qū)電路 ..................................................................................................... 31 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 42kw 風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計光伏發(fā)電部分 光耦隔離電路 ......................................................................................................... 32 電壓反饋檢測電路 ................................................................................................. 33 控制電路系統(tǒng)圖 ................................................................................................... 34 逆變系統(tǒng)軟件設(shè)計與仿真 ......................................................................................... 35 主程序的設(shè)計 ........................................................................................................ 35 程序設(shè)計原理 ........................................................................................................ 36 系統(tǒng)仿真 ................................................................................................................ 36 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 39 致謝 .......................................................................................................................................... 40 參考文獻 .................................................................................................................................. 41 附錄 1 充放電控制源程序 ....................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄 2 PWM 波形產(chǎn)生源程序 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 52kw 風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計光伏發(fā)電部分 1 緒論 能源問題 能源是不僅僅是現(xiàn)代經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟社會發(fā)展的重要制約因素。當前，包括我國在內(nèi)的絕大多數(shù)國家都以石油和煤炭等礦物燃料為主要能源。隨著礦物燃料的日益枯竭和全球環(huán)境的日益惡化，很多國家都在認真探索能源多樣化的途徑，積極開展新能源和可再生能源的研究開發(fā)工作。解決能源危機可以有如下三種辦法：一是提高燃燒效率以減少能源消耗，實現(xiàn)清潔煤燃料以減少污染；二是開發(fā)新能源，積極利用可再生能源；三是開發(fā)新材料、新工藝，最大限度地實現(xiàn)實現(xiàn)節(jié)能。太陽能和風能被看作是最具有代表性的新能源和可再生能源，作為這兩種能源的高級利用，太陽能發(fā)電和風力發(fā)電技術(shù)受到世界各國的高度重視。 風能太 陽能的概況 太陽能分布廣泛 ，可自由利用，取之不經(jīng)，用之不竭，是人類最終可以依賴的能源。而光伏發(fā)電技術(shù)是太陽能利用技術(shù)中最具有發(fā)展前景的方式之一。它具有無污染、無噪聲、安全可靠、故障率低、維護簡單、建設(shè)周期短等優(yōu)點。它是今后可替代礦物燃料的戰(zhàn)略性能源，又是當前邊遠地區(qū)能源供應(yīng)的一種有效的補充。隨著礦物燃料的逐漸消耗，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)將越來越顯示其重要性和發(fā)展?jié)摿Α? 風是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽輻射造成地球表面受熱不均引起的，引起大氣層壓力分布不均，以致空氣流動所形成的動能稱為風能。風能是太陽能的一種 轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源，一起蘊藏量巨大、可以再生、分布廣泛以及沒有污染等優(yōu)勢而在各國發(fā)展迅速。全球的風能約為 109WM，其中可利用的風能為 2 107WM，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大 10 倍。 可以看出，太陽能發(fā)電和風力發(fā)電對于改善能源結(jié)構(gòu)、推動生態(tài)環(huán)境建設(shè)，特別是對邊遠地區(qū)的生產(chǎn)、生活用電等諸多領(lǐng)域的發(fā)展將發(fā)揮積極的作用，具有廣闊的市場前景。 風光發(fā)電的發(fā)展概況 光伏發(fā)電技術(shù) 1839 年，法國物理學(xué)家 EdmondBecquerel 意外 的發(fā)現(xiàn)，用兩片金屬浸入溶液結(jié)構(gòu)的付打電池在 光照下會產(chǎn)生額外的電勢 ，他將這種現(xiàn)象稱為 “ 光生付打效應(yīng)（ Photovoltaic Effect） ” 。 1873 年，英國科學(xué)家 WilouzhbySmith 觀察到對光敏感的硒材料，并推斷出在光的照射下硒導(dǎo)電能力的增加正比與光通量。 1880 年， Charles Ffitts 開發(fā)出以硒為基蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 62kw 風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計光伏發(fā)電部分 礎(chǔ)的太陽能電池，以后人們即把能夠產(chǎn)生光生付打效應(yīng)的器件稱為 “ 光伏器件 ” 。半導(dǎo)體 PN 結(jié)器件在陽光下的光電轉(zhuǎn)換效率最高，通常稱這類光伏器件為 “ 太陽能電池（ Solar Cell） ” 。 1954 年，貝爾實驗室的科學(xué)家們第一次用晶體硅材料制成了 光伏電池，光電轉(zhuǎn)換效率高達 4%。始于 20 世紀 50 年代的空間發(fā)展計劃成為光伏發(fā)電技術(shù)的第一個主要應(yīng)用對象，而且光伏技術(shù)的發(fā)展也成為整個空間技術(shù)發(fā)展計劃的一部分，對光伏技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動作用。今天，幾乎所有的人造衛(wèi)星都是靠光伏電池供電，包括通信衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星和科學(xué)家實驗衛(wèi)星。 風能發(fā)電技術(shù) 20 世紀 90 年代中后期，在世界范圍內(nèi)形成了一股風力發(fā)電熱，風力發(fā)電量增長速度居全球之首。全世界風力發(fā)電迅猛發(fā)展的原因主要有一下幾個：第一，風力發(fā)電技術(shù)比較成熟。近 20 年來，美國、丹麥等國家投入了大量的人力、物力和財力 研究可以商業(yè)運營的風力機，取得了突破性的進展?？衫寐蕪脑瓉淼?50%提高到 98%，風能利用系數(shù)超了 40%。由于采用計算機技術(shù)，實現(xiàn)了風機自診斷功能，安全保護措施更加完善，并且實現(xiàn)了單機獨立控制、多機群控和遙控，完全可以無人職守?，F(xiàn)代風力機技術(shù)是現(xiàn)代高科技的完善組合。目前，百千瓦級風機已經(jīng)商品化，投入批量生產(chǎn)，兆瓦級機組也正小批量生產(chǎn)。第二，風力發(fā)電具有經(jīng)濟性。目前據(jù)美國能源部 2021 年統(tǒng)計，全世界風力發(fā)電機組的單位造價已降為 1000 美元 /KW，單位發(fā)電成本為 4~7 美分 /kWh；而火力發(fā)電單位造價為 700~800 美元 /KW，單位發(fā)電成本為 5~8 美分 /kWh。第三，全球有豐富的風能資源。據(jù)統(tǒng)計全球風能潛力約為目前全球用電量的 5 倍。美國 %的陸地面積安裝了風力發(fā)電機，便可以滿足美國目前電力需求的 20%。第四，政府的優(yōu)惠政策。美國政府為風力機行業(yè)提供 40%的信貸；德國政府也給風力機投資者提供資助，資助金額最高達單臺風力機投資的 60%；丹麥政府對風力機投資者提供資助， 20 世紀80 年代初期為 30%，以后逐年減少，到 1990 年資助完全取消。這些優(yōu)惠政策，促進了風力商品化進程，這也是以上 3 個國家能成為世界上風電生產(chǎn)大國的 一個主要原因。第五，風力發(fā)電是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的需要。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規(guī)能源日趨匱乏。據(jù)專家預(yù)測，煤炭還可以開采221 年，石油還可以開采 39 年，天然氣只能用 60 年。國際能源專家預(yù)言： 21 世紀是風力發(fā)電的世紀。綠色能源 —— 風力發(fā)電將為人類最終解決能源問題帶來新的希望。 風光互補發(fā)電 上世紀八十年代許多人開始了風能、太陽能的綜合利用的研究。丹麥的 和 Kllenbach（ 1981 年）提出了太陽能和風能混合利用技術(shù)問題；美國的 （ 1981）研究太陽能 —— 風能混合轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的氣象問題；前蘇聯(lián)的 等根據(jù)概率原理，統(tǒng)計出近似的太陽能風能潛力的估計值；余華楊等（ 1987）也提出了太陽能、風能發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)換裝置。盡管太陽能和風力發(fā)電蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 72kw 風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計光伏發(fā)電部分 有上述眾多優(yōu)勢，但是作為獨立供電設(shè)備二者均存在一定的局限性。獨立的風力發(fā)電裝置在無風天氣下無法提供電能的連續(xù)供應(yīng)，而太陽能發(fā)電裝置在夜晚以及陰雨天等氣候條件下無法保證電能的連續(xù)供應(yīng)。采用風光互補發(fā)電技術(shù)后，可以有效解決單一發(fā)電不連續(xù)問題，保證基本穩(wěn)定的供電。我國屬季風氣候區(qū)，一般冬季風大，太陽輻射強度 ??；夏季風小，太陽輻射強度大。同時大部分地區(qū)正午太陽光強的時候一般沒有風，而在夜間沒有太陽光照的時候風力則相對較強。風和光在時間上的互補性使得風光互補發(fā)電技術(shù)在保障供電連續(xù)性上有重大意義，風光互補發(fā)電系統(tǒng)具有電力輸出穩(wěn)定、經(jīng)濟性高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，也解決了太陽能發(fā)展中對電網(wǎng)沖擊等影響。因而風光互補發(fā)電技術(shù)正在得到廣泛地應(yīng)用 。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 82kw 風光互補發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計光伏發(fā)電部分 2 風光互補發(fā)電 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(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 從圖 1 中我們可以看出，它的主要組成設(shè)備有： 風力發(fā)電機：風機采用具有特別適合大多內(nèi)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(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。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 ， ㎡的硅光電池，它能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，屬 于一種半導(dǎo)體元件，它的特點：它是轉(zhuǎn)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