【正文】 ，因此，在采用 風光互補的 混合發(fā)電系統(tǒng)來進行相互補充，實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定地供電 。 風光互補發(fā)電以其獨特優(yōu)勢成為新能源研究的熱點之一。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。 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。 1954北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 2 年，貝爾實驗室的科學家們第一次用晶體硅材料制成了光伏電池，光電轉換效率高達 4%?，F(xiàn)代風力機技術是現(xiàn)代高科技的完善組合。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。丹麥的 和Kllenbach（ 1981 年）提出了太陽能和風能混合利用技術問題；美國的 （ 1981）研究太陽能 —— 風能混合轉換系統(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)電機的能量轉換裝置。 畢設任務的提出 將風力發(fā)電機與太陽能電池組合，通過控制系統(tǒng)對蓄電池進行充電， 就能 保證晴天、陰雨天的充電能量能夠持續(xù)。 第五章 用 PSIM 對本文提到的兩種交錯拓撲進行了仿真研究，得到了些仿真結果，證明了設計思路的合理性和分析結果的正確性；并對橋式電路的模擬風機和太陽能輸出效果做了實驗，證明了可行性。 （ 4） 模擬太陽能電池裝置：產生類似于太陽能電池輸出特性的直流電輸出。 (2) 整流橋：實現(xiàn)不可控整流，將發(fā)電機所發(fā)出的交流電變換為直流電。 (3) 濾波電路：電容濾波，產生電壓 比較穩(wěn)定的直流電。 接上一節(jié)去教學樓的 主 電 路控 制 板驅 動 電 路電 流 信 號 放 大 調 理 電 路電 源 模 塊 圖 31 風光互補系統(tǒng)硬件設計原理圖 圖 32 PCB 設計圖 北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 8 圖 33 系統(tǒng)電路板實物圖 風光互補系統(tǒng)主電路 系統(tǒng)主電路的原理 如圖 34 所示。 系統(tǒng)共有三個該電源產生電路，用于提供功率開關 IGBT的驅動電壓，其中 3由于發(fā)射極與輸入電壓不共地，所以需要單獨提供驅動電源， Q Q Q5發(fā)射 極基本處于同一電 位，所以可共用一個驅動電源。LM3940使用時輸入和輸出側必須要有濾 波電容，否則無法正常工作。 電流檢測電路 電流檢測電路如圖 39 所示，利用一個采樣電阻進行電流檢測。調理環(huán)節(jié)的輸入為 V1out，設其輸出為 V2in，則有： 2in outVV?? (32) 第二級 運放 為電壓跟隨電路， 設其輸出為 V2out，則有： 22out inVV? (33) 該環(huán)節(jié) 將調整好的電壓信號直接輸出，起緩沖穩(wěn)壓作用。 C2 R D9 是為了確保 IGBT 可靠關斷， R25 用來限制柵極 du/dt 不至過大， DZ5 用來穩(wěn)定驅動輸出電壓，使之保持在 0～ 15V 之間。 北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 15 軟件開發(fā)環(huán)境 CodeWarrior 概 述 CodeWarrior 集成開發(fā)環(huán)境包含了一個可視化的工程創(chuàng)建和管理系統(tǒng)，對源代碼文件和庫進行全面的管理，降低了工程的復雜性。 由于 Processor Expert 具有上述特性，因此對于它的操作就非常簡單便捷。 開 始CPU初 始 化設 定 初 始 風 速循 環(huán) 等 待結 束各 模 塊 初 始 化 ADC中 斷讀 取 電 流 AD轉換 值關 閉 ADC數(shù) 字 低 通 濾 波中 斷 返 回 PWM重 載 中 斷根 據(jù) 風 速 和 轉速 計 算 期 望 電流PI調 節(jié) PWM占 空比ADC開 啟PWM裝 載中 斷 返 回 北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 18 外 部 中 斷編 碼 器 脈 沖Pulse_Counter++中 斷 返 回轉 速 過 高 ？關 閉 PWM輸 出是 否 超 過 限 流值 ？是否定 時 器 中 斷計 算 轉 速 ，Pulse_Counter清 零中 斷 返 回關 閉 輸 出 圖 42 模擬風機流程圖 蓄電池充電電路流程圖 程序控制交錯并聯(lián) BUCKBOOST 變換器實現(xiàn)電池兩階段充電，程序中應用到了 ADC 中斷和 PWM 重載中斷。該 PWM 波形可由以下方法產生：設置 PWM 模塊中心對齊模式，半周期重載，第一個 PWM 信號直接給占空比 50%，第二個的 PWM 信號在前半個 PWM 周期中給一個占空比 D1，后半個周期給一個占空比 100D1，則兩個 PWM 信號占空比均為 50%，而在相位上有一個等于（ 50D1） ?? /100 的相差，最多可以超前或滯后 90 度，如果兩個 PWM 信號均用上述半周期改變占空比的方法，則可以產生最多超前或滯后 180 度的 PWM 輸出。取最高位為符號位，我們就可以有 Q0， Q1?? Q15 定標十六種定標方式。 因為 Q15 定標處理的數(shù)實際上表示小數(shù)，所以在做除法時要求被除數(shù)小于除數(shù)。 模擬風機系統(tǒng)調試 本文控制橋式電路模擬風機 Pn 特性，并將 Pn 轉化為 In 圖，其曲線近似正北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 28 態(tài)曲線形狀，本文控制橋式輸出電流 跟隨電機轉速以正態(tài)曲線變化。藍線去濾波后電流值（以下圖均如此） 圖 522 輸出波形 北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 30 在調試過程中還得到如下波形，其中圖 523 為參數(shù) P 偏小時的波形，圖 524為參數(shù) P 偏大的波形，圖 525 為參數(shù) I 偏小的波形。 通過 兩 個 月 的鍛煉，我的動手能力，分析問題的能力都有了一定提升。我在學習這個系統(tǒng)的原理時 不斷地查閱文獻過程中豐富了自己的知識，提高了檢索能力，總的來說還是很有收獲的。 [8] 王兆安，黃俊 ： 電力電子技術 [M]， 機械工業(yè)出版社， 2022． 第 107— 110 頁 。 [16] 匿名 ： 光電編碼器在電機控制中的應用 [J] ．慧聰網(wǎng)“編碼器”關聯(lián)資訊． 2022/3/30。 PWM1_Enable()。 Vout++。 Speed = 0。 } else if( PWM1_Counter Full_Period ) { Current_Desired = Down_Current_Desired。 Phase_Angle = 32768。 PWM1_Duty = MC1_controllerPItype1( Current_Desired, Current_LP, amp。 } else { PWM1_Counter = 0。 Current_Desired = (int) refI[ Vout ]。 } if( Speed = 500 ) Speed = 0。 AD_Enable()。 [18] Freescale. Motor Control [EB/OL]。 [10] PoWa Lee ect． SteadyState Analysis of an Interleaved Boost Converter with Coupled Inductors[J]． IEEE Transactions On Industrial Electronics． 2022， 47(4)：第 787 — 791 頁 。 [2] 江澤民 ： 對中國能源問題的思考 ［ J］ ， 上海交通大學學報 2022， (03)。主要負責了焊接控制板，由于我時間有限在北京的這兩個月時間負責了控制板的焊接，尤其是DSP8037 芯片的焊接。對應于某個特定的環(huán)境，有一個 PI 參數(shù)的范圍能使系統(tǒng)達到要求的控制效果，參數(shù)太大或太小，系統(tǒng)性能都會大打折扣。 調試設備 圖 520 調試設備照片 跟蹤風機 In 曲線實驗 風機 In 曲線近似于其輸出特性 Pn 曲線（圖 13），本實驗實際跟蹤一條由Matlab 產生的正態(tài)分布變化規(guī)律的曲線。 PSIM 具有獨特仿真速度、可控制任意大小的電力變換回路、及對控制回路仿真功能的特點，在各不同系統(tǒng)的仿真領域、控制環(huán)的設計、以及電機驅動系統(tǒng)設計領域被廣泛應用。 標么化 將物理量或參數(shù)用實際值用相對于該量的基準值來表示的單位制，成為相對單位制。以 16 位定點 DSP 為例： 無符號數(shù)的表示范圍是： 0～ 65535 有符號數(shù)的表示范圍是： 32768～ 32767 對于定點 DSP 而言，內部運算的操作數(shù)均為 16 位整型數(shù)。 北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 19 開 始CPU初 始 化GPIO初 始 化ADC初 始 化PWM初 始 化中 斷 使 能等 待 中 斷PI參 數(shù) 初 始 化結 束A D C 中 斷讀 A D 轉 換 結 果軟 件 濾 波判 斷 電 流 、 電壓 是 否 超 限C O N T R O L _ S T A T E 置 0恒 壓 充 電C H A R G E _ M O D E 置 1停 止 A D 轉 換中 斷 返 回是否蓄 電 池 電 量 ？大小恒 流 充 電C H A R G E _ M O D E 置 2已 滿C H A R G E _ M O D E 置 0滿 圖 43 主電路控制流程圖主程序和 AD 中斷程序 在 PWM 重載中斷中首先判斷 CONTROL_STATE 狀態(tài)，如果為 0 則封鎖 PWM輸 出 ， 否 則 通 過 讀 取 CHARGE_STATE 的 值 來 判 斷 蓄 電 池 充 電 控 制 策 略 ，CHARGE_STATE 為 0，則四路 PWM 均給 0， CHARGE_STATE 不等于 0 則根據(jù)CHARGE_STATE 狀態(tài)和采樣電流電壓計算期望的給定電壓 Vref，比較 Vin 和 Vref選擇 Buck 或者 Boost 控制策略，同時將另一組 PI 歷史積分值置 0，并實現(xiàn) PI 控制產生 PWM 給定，之后進行 ADC 中斷使能。下面就結合 Processor Expert 的界面來介紹對它的操作 [18]。它還帶 有一個 C 源碼級的調試器，提供基于 WINDOWS 的代碼調試功能，可視化地顯示復雜的數(shù)據(jù)結構和表達式的內容，大大加快了系統(tǒng)開發(fā)的速度 ，提高了工作效率 。 模擬太陽能電池輸出裝置軟件主要實現(xiàn)功能 ● 對采樣檢測 到的模擬信號進行 AD 轉換 ； ● 對 AD 轉換后的采樣信號進行軟件低通濾波，對系統(tǒng)進行軟件保護； ● 根據(jù)檢測信號得到相應的控制策略和控制量； ● 產生 4 路 PWM 脈沖信號，控制主電路中 四 只 IGBT 開關管的開通和關斷 。 驅動模塊 由于 DSP 發(fā)出的 PWM 信號不能直接驅動 IGBT 工作， IGBT 工作時需要 +15V的開柵電壓和 低于 0V 的關柵電壓，所以本文選用惠普公司 專用 驅動芯片HCPL3120。由于采樣電阻很小，所以需要進 行進一步的處理才能輸入到 DSP，圖 310 為電流檢測信號放大調理電路。 104C1333uF/10VE947uF/16VE7Vin VoutGNDS5 LM3940GND24V Vin1Vout6GND20V5S4240533uF/16VE8 圖 36 數(shù)字 圖 37是產生 ，利用小磁珠將數(shù)字 、數(shù)字地和模擬地進行隔離，得到干凈的模擬電源，作為運放輸入的參考電壓使用。 5V 電壓產生電路 177。 L1=L2= 為電路主電感， D北京理工大學珠海學院 2022 屆本科生畢業(yè)論文 9 D2 為 BUCK 變換續(xù)流二極管， D D4 為 BOOST 變換反關斷二極管， R8=100K?、R9=10K?為輸出直流側電壓檢測部分 ， Ra 為流經(jīng)蓄電池電流的檢測電阻， Rb 為負載電流檢測電阻。 (5) 直流電機：用來模擬風機輸出特性，其輸出 I~n 曲線符合風力機輸出曲線。 (4) 全橋變換電路：通過 PWM 控制，調節(jié)輸出電壓。 （ 6） 蓄電池：系統(tǒng)的儲能裝置，它將系統(tǒng)所發(fā)電能儲存起來，在無風的情況下釋放能量向負載供電。