【正文】 說明：試驗(yàn)中，用5W的電位器作為電路圖中的可調(diào)電阻R2圖313 數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)整體布局將AC 220V轉(zhuǎn)DC 5V電路和60V電降壓DC 5V電路用雙刀雙擲開關(guān)相連接，為電壓表和電流表提供5V電源。參考LM2576說明書中給出的典型應(yīng)用的例子——可調(diào)節(jié)輸出電壓電路，選擇1000μF、耐壓25V的鋁電解電容作為輸出電容。如果電容的ESR太小，就有可能使反饋環(huán)路不穩(wěn)定，導(dǎo)致輸出端振蕩。輸出電容COUT是用來對(duì)輸出濾波以及提供調(diào)整器環(huán)路的穩(wěn)定性的。但是，這就需要更大的電感以維持流過電感中的電流的連續(xù)性，尤其是在輸出負(fù)載電流小或輸入電壓高的情況下。LM2576ADJ芯片后的電感L1為儲(chǔ)能電感。由于肖特基二極管開關(guān)速度快、正向壓降小，所以，使用中其性能很好，特別是在輸出電壓低的應(yīng)用中（5V）。當(dāng)輸入為低電平時(shí)，LM2576正常工作；當(dāng)輸入為高電平時(shí)，LM2576停止輸出并進(jìn)入低功耗狀態(tài)。5腳輸入電平可用于控制LM2576的工作狀態(tài)。例如，當(dāng)R1=，R2=，輸出電壓VOUT=5V。輸出電壓由以下公式確定：VOUT=VREF(1+R2R1) (31)R2=R1(VOUTVREF1) (32)其中，VREF=，R2為可調(diào)電阻。（LM2576ADJ芯片的輸入電壓為040V，最大輸入電壓為45V。在輸入電容后經(jīng)LM2576HVADJ芯片，實(shí)現(xiàn)降壓。在最大環(huán)境溫度為40℃時(shí)。這個(gè)電容是一個(gè)加在輸入端和地之間的低等效電阻（Low ESR）的鋁或鉭旁路電容，它可以防止在輸入端出現(xiàn)過大的瞬態(tài)電壓，同時(shí)為L(zhǎng)M2576 在每次開關(guān)時(shí)提供瞬態(tài)電流。圖39a LM2576外形及引腳排列圖39b LM2756內(nèi)部電路圖工作原理如下圖：圖310風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)作為供電電源工作原理圖從圖311的電路看，光伏板可以提供最大為60V的電壓，所以需要將60V的直流電降壓為5V輸出。特點(diǎn)： ①，5V，12V，15V，和可調(diào)節(jié)輸出的型號(hào)； ②（HV型號(hào)57V）最大177。4%誤差，以及振蕩器頻率的177。這些穩(wěn)壓器內(nèi)部含有一個(gè)頻率補(bǔ)償器和將外部元件的數(shù)目減到最少，使用簡(jiǎn)便。 LM2576開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器LM2576系列的穩(wěn)壓器是是單片集成電路，能提供降壓開關(guān)穩(wěn)壓器（buck）的各種功能，能驅(qū)動(dòng)3A的負(fù)載，有優(yōu)異的線性和負(fù)載調(diào)整能力。最后在C2兩端接一個(gè)輸出電源的插針，就可以用于與負(fù)載相連，提供5V直流電。三端穩(wěn)壓器后面即一個(gè)105電容（1μF），這個(gè)電容具有濾波和阻尼的作用。7805前面的字母可能會(huì)因生產(chǎn)廠家不同而不同。變壓器輸出端的9V電壓經(jīng)橋式整流并電容濾波，在電容C1兩端大約會(huì)有11V多一點(diǎn)的電壓，假如從電容兩端直接接一個(gè)負(fù)載，當(dāng)負(fù)載變化或交流電源有少許波動(dòng)都會(huì)使C1兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個(gè)比較穩(wěn)定的電壓，在這里接一個(gè)三端穩(wěn)壓器的元件。整流后就得到一個(gè)電壓波動(dòng)很大的直流電源，所以在這里接一個(gè)330uF/25V的電解電容。圖35a LM7805外形及引腳排列 圖35b LM7805功能框圖 AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 5V作為供電電源工作原理如下圖：圖36 AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 5V作為供電電源工作原理圖從圖37的電路圖看，220V的交流電通過一個(gè)220V轉(zhuǎn)9V的變壓器，轉(zhuǎn)變?yōu)?V的交流電。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)1A。 LM7805三端穩(wěn)壓器LM7805 系列3端正穩(wěn)壓電路,一般使用的是TO220 封裝，能提供DC 5V固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。此時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)也會(huì)消耗風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的一部分電能，但它所消耗的功率很小，與其他負(fù)載所消耗的電功率相比，可忽略不計(jì)，不影響風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。但考慮到風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工作的場(chǎng)所，有的地方缺少市電的、人煙稀少的地方，所以把AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 5V就行不通了。測(cè)量部分中所采用的電流表和電壓表的額定工作電壓均是DC 5V，所以供電部分就要為其提供DC 5V的電源。基本電路圖如下圖所示：圖33 電流表原理圖試驗(yàn)中，我們所建立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據(jù)要求，所選取的電流表信息如下：表32 電流表生產(chǎn)廠家型號(hào)電源規(guī)格蘇菲爾儀器SF5135V5VDC 20A/75mV圖34 數(shù)字電流表選擇與電流表表頭相對(duì)應(yīng)的分流器，其規(guī)格為 DC 20A/75mV。圖31 電壓表系統(tǒng)工作原理圖試驗(yàn)中，我們所建立的光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓為060V，發(fā)電電流為020A，根據(jù)要求，所選取的電壓表信息如下：表31 電壓表生產(chǎn)廠家型號(hào)電源規(guī)格蘇菲爾儀器SF5135DVDC 5VDC 200V圖32數(shù)字電壓表電流實(shí)際測(cè)量的是物理量也是電壓。通過外部的鍵盤，可以手動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位控制和檔位選擇，不同的檔位決定不同的電壓輸入范圍，在程序中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。首先，被測(cè)電壓信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器，F(xiàn)PGA中控制信號(hào)模塊發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其采樣得到的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)在相應(yīng)的碼制轉(zhuǎn)換模塊中轉(zhuǎn)換為顯示代碼。因此數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：測(cè)量部分和供電部分。第3章 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)是采用數(shù)字式的電壓表和電流表測(cè)量風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電電壓和發(fā)電電流。Uc方波發(fā)生器：由時(shí)鐘脈沖經(jīng)分頻控制，周期為工頻周期的整數(shù)倍，以提高抗干擾能力；幅值滿足Uc︱Uxmax︱+︱Ur︱,以保證節(jié)拍方波對(duì)調(diào)寬周期的控制，兵士系統(tǒng)穩(wěn)定性和比較器不靈敏區(qū)影響減小。邏輯控制電路控制電子開關(guān)：當(dāng)U00時(shí)，電子開關(guān)接+Ur；當(dāng)U00時(shí)，電子開關(guān)接 Ur，形成負(fù)反饋系統(tǒng)。Uc；輸出電壓U0。圖26脈寬調(diào)制式原理圖工作原理：積分器：輸入有被測(cè)Ux、基準(zhǔn)177。如此往復(fù)，振蕩不止。圖25“V/F”原理圖由積分器、比較器、復(fù)位電路三部分組成，而復(fù)位電路由單穩(wěn)態(tài)電路、恒流源IR和模擬開關(guān)K組成。U02=U0m+1RCt2t3+Usdt (23)當(dāng)t=t3時(shí)，反向積分輸出電壓為零，器計(jì)數(shù)結(jié)果存入寄存器中。U01=1RCt1t2(UX)dt (21)當(dāng)t=t2，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)滿預(yù)先給定值N1（即定時(shí)積分T1=N1T0（T0為時(shí)鐘周期）），控制電路是開關(guān)S1斷開，第一次積分（正向積分結(jié)束）有：U0m=UXRCt2t1=UXRCT1 (22)③比較階段（t2—t3）：在t2時(shí)刻，邏輯控制電路使K1斷開的同時(shí)接通K2，還是計(jì)數(shù)器清零。圖24a“V/T”積分型原理圖圖24b “V/T”積分型原理圖工作原理：①備階段（t0—t1）：邏輯控制電路使電子開關(guān)的S4閉合，積分器輸出為零。比較結(jié)果，在程控下降寄存器中的數(shù)碼送去譯碼顯示。圖23原理框圖基準(zhǔn)源：做砝碼電壓Us的機(jī)內(nèi)參考，D/A：將寄存器送到二進(jìn)制碼在基準(zhǔn)作用下產(chǎn)生步進(jìn)砝碼電壓Us（8步進(jìn)，即8421碼）。②積分型A/D轉(zhuǎn)換器間接轉(zhuǎn)換式，先將模擬電壓通過積分器變成時(shí)間（T）或頻率（F），再把中間來那個(gè)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，主要有：“V/T”式，有雙斜積分式，三斜積分式、脈寬調(diào)制式等；“V/F”式，有脈沖反饋式和電壓反饋式；復(fù)合型，二者結(jié)合。分類（根據(jù)A/D工作原理）：①比較型A/D轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換式，它將輸入模擬電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較來轉(zhuǎn)換。%）、分辨率高（可達(dá)1μV）、數(shù)字顯示不存在視覺誤差、測(cè)量速度高（無指針的機(jī)械慣性）、輸入阻抗高（可達(dá)1010Ω）、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。數(shù)字電壓表（DVM）是隨著數(shù)字技術(shù)發(fā)展起來的精確、靈活多用的電子儀器。④控制電路控制電路將外部輸入信號(hào)以及各子系統(tǒng)送來的信號(hào)進(jìn)行綜合、分析，發(fā)出控制命令去管理輸入輸出電路及各子系統(tǒng)，是整個(gè)系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)、有條不紊地工作。③子系統(tǒng)子系統(tǒng)是對(duì)二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算以及信號(hào)傳輸?shù)裙δ艿碾娐访總€(gè)子系統(tǒng)完成一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，即某種局部工作。這些信號(hào)都必須通過輸入電路變換成數(shù)字電路能夠接受的二進(jìn)制邏輯電平。圖21 數(shù)字系統(tǒng)構(gòu)成圖①輸入電路輸入電路的任務(wù)是將各種外部信號(hào)變成數(shù)字電路能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。在電子技術(shù)領(lǐng)域里，用來對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、加工、傳送、運(yùn)算和處理的裝置成為數(shù)字系統(tǒng)。從狹義上講，電子測(cè)量則是利用電子技術(shù)對(duì)電子學(xué)中有關(guān)的電量所進(jìn)行的測(cè)量[7]。⑹將AC 220V轉(zhuǎn)12V的電路和DC 60V轉(zhuǎn)12V的電路用雙刀雙擲開關(guān)連接，實(shí)現(xiàn)可切換的雙電源為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的電流變送器和電壓變送器供電。因此，用電壓變送器將060V發(fā)電電壓線性轉(zhuǎn)換為05V的輸入信號(hào)，輸入數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)DA通道；用電流變送器將020A的發(fā)電電流線性轉(zhuǎn)換為05V的輸入信號(hào)，輸入數(shù)據(jù)采集卡的另一個(gè)DA通道。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)電壓為DC 060V，用LM2576開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)了將060V的電壓轉(zhuǎn)換為DC 5V和DC 12V輸出供電的電路。⑶電流變送器和電壓變送器的額定工作電壓為DC 12V，用LM7812三段穩(wěn)壓器和AC 220V轉(zhuǎn)15V的變壓器設(shè)計(jì)了一個(gè)將AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 12V輸出供電的電路。在設(shè)計(jì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的測(cè)量和采集系統(tǒng)中，主要有如下工作：⑴直流電流表和電壓表的額定工作電壓為5V，用LM7805三段穩(wěn)壓器和 AC 220V轉(zhuǎn)9V的變壓器設(shè)計(jì)了一個(gè)將AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 5V輸出供電的電路。 圖12a 風(fēng)光互補(bǔ)路燈 圖12b 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電基于前面對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的初步介紹，可以知道雖然有風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)諸多優(yōu)點(diǎn)，但是發(fā)電量不穩(wěn)定的是其最大的缺陷，嚴(yán)重影響了風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用普及。因?yàn)樾⌒惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)受技術(shù)手段的限制，采用定槳距葉片，當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)的限速機(jī)構(gòu)必須開始動(dòng)作，否則就可能會(huì)燒毀發(fā)電機(jī)。⑸ 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的最大障礙是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性、效率問題。而蓄電池的投資又很大，如此便會(huì)大大提高運(yùn)行成本。缺點(diǎn)是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可靠性低。⑵ 風(fēng)電系統(tǒng)是利用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能，然而通過控制器對(duì)蓄電池充電，最后通過逆變器對(duì)用電負(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。⑴ 光電系統(tǒng)是利用光電板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過控制器對(duì)蓄電池充電，最后通過逆變器對(duì)用電負(fù)荷供電的一套系統(tǒng)。⑵ 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵的控制部分要根據(jù)日照強(qiáng)度、風(fēng)力大小及負(fù)載的變化不斷對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)切換和