【正文】 示燈 和蜂鳴器報(bào)警電路等。 而且 STC89C52 的工作頻率很寬，可以在 0~35MHz之間選擇，芯片具有超強(qiáng)抗干擾性，加密性強(qiáng)。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。另外， STC89C52 具有低功耗設(shè)計(jì)， 支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。 。 使用 STC 公司高密度非易失性 高加密性 存儲(chǔ)器技術(shù)制造 ， 與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路模塊，使得當(dāng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，讓蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)把異常電壓值通過(guò) I2C 總線存放在 E2PROM 中，作為以后分析使用。 VCCGNDPWMFUZAI充放電模塊充放電電路 .SchDocVCCGNDPWMFUZAIAD[0..7]CSADWRRD2728TXDRXD控制器和顯示模塊STC 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) .SchDocVCCGNDAD[0..7]CSADWRRDAD 模塊AD 轉(zhuǎn)換 .SchDocVCCGNDSCKSDA數(shù)據(jù)保存模塊E2PROM 存儲(chǔ)電路 .SchDocVCCGNDPCRXDPCTXD串口調(diào)試模塊RS232 串口通信 .SchDoc 圖 41 系統(tǒng)原理圖 最后通過(guò)通信模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和保存。首先采用并聯(lián)分壓方式對(duì)蓄電池電壓采集后，送到 AD 模塊中的 A/D 轉(zhuǎn)換 器進(jìn)行轉(zhuǎn)換 得到一個(gè)數(shù)字信號(hào)的電壓值，再將 此信號(hào) 送入到 控制模塊中 單片機(jī)進(jìn)行處理 ；然后在軟件程序控制下， 單片機(jī)輸出 控制信號(hào)送到充放電模塊中，經(jīng)光耦 驅(qū)動(dòng) 電路 來(lái) 控制 MOSFET。下面先從系統(tǒng)層次原理圖入手，對(duì)系統(tǒng)原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后再對(duì)具體電路地進(jìn)行一一介紹。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 132kw 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電部分 4 蓄電池 充電控制器的 設(shè)計(jì) 在整體方案的指導(dǎo)下，依據(jù)工程設(shè)計(jì)的常見(jiàn)思路，本論文從硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面入手，運(yùn)用模塊化的設(shè)計(jì)方法去進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)。按每日有效日照時(shí)間為 6 小時(shí)計(jì)算，再考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損耗，太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)為 888Wh/6h/70%=210W。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 122kw 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電部分 圖 33 太陽(yáng)電池陣列的伏安特性曲線 溫度和日照強(qiáng)度的變化對(duì)太陽(yáng)電池的伏安特性都有影響，在僅改變?nèi)照諒?qiáng)度而保持其它條件 (如太陽(yáng)電池溫度和大氣質(zhì)量等 )不變的情況下。太陽(yáng)電池陣列額定功率的單位為 “峰瓦 ”，記以 “WP”。由圖可知，該伏安特性曲線具有強(qiáng)烈的非線性。 WP=IPUP （７） 根據(jù) VP、 WP 在硅電池平板組合系列表格，確定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)組數(shù)。 VT=(T25)VF （５） 計(jì)算太陽(yáng)能電池陣列工作電壓 VP。 鎘鎳 (ＧＮ )和鉛酸 (ＣＳ )蓄電池的單體浮充電壓分別為 ～ 和 。 計(jì)算太陽(yáng)能陣列工作電流。 太陽(yáng)能電池陣列的具體設(shè)計(jì)步驟如下： 計(jì)算負(fù)載 24h 消耗容量 P。太陽(yáng)能發(fā)電功率量值取決蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 112kw 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電部分 于負(fù)載 24h 所能消 耗的電力 H(WH)，由負(fù)載額定電源與負(fù)載 24h 所消耗的電力，決定了負(fù)載 24h 消耗的容量 P(AH)，再考慮到平均每天日照時(shí)數(shù)及陰雨天造成的影響，計(jì)算出太陽(yáng)能電池陣列工作電流 IP(A)。 太陽(yáng)能電池相當(dāng)于具有與受光面平行的極薄 PN 結(jié)的大面積的等效二極管，因此可以假設(shè)太陽(yáng)能電池為一個(gè)二極管與太陽(yáng)光電流發(fā)生源所并聯(lián)的等效電路，如圖 32所示。 如果位太陽(yáng)電池開(kāi)路，即組成電池回路中，負(fù)載電阻為無(wú)窮大，則被 PN 結(jié)分開(kāi)的電子和空穴，就會(huì)全部積累在 PN 結(jié)附近，于是出現(xiàn)了最大光生電動(dòng) 勢(shì)，它的數(shù)值即為開(kāi)路電壓，記作 Voc。 當(dāng)光子所攜帶的能量大于禁帶（ Band Gap）能量時(shí)，電子由價(jià)電帶（ Valence Band）躍遷至導(dǎo)電帶（ Conduction Band）而產(chǎn)生所謂的 “ 電流 ” ，所以當(dāng)光子所攜帶的能量若大于禁帶能量時(shí)，便可以通過(guò)光電子轉(zhuǎn)換成電能。如圖 31 所示，為一理想的 PN 結(jié)二極管的電流 電壓（ IV）特性圖，其對(duì)應(yīng)的方程式如下： ???????? ?????????????????? ???????? ?? 1e xp1e xpTpnspnspn nVVInk TqVII （ 1） Ipn， Vpn： PN 結(jié)二極管的電流及電壓 k：波爾茲曼常數(shù)（ Boltzmann Constant： 1023J/K） q：電子電荷量（ 1019 庫(kù)侖） T：絕對(duì)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： ） 太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能是依賴自然光中的的量子 光子（ Photons），而每個(gè)光子所攜帶的能量為 Eph： ? ? ?? hcEph ? （ 2） h：普郎克常數(shù)（ Planck Constant： 1015eV 太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換是應(yīng)用 PN 結(jié)的光伏效應(yīng) （ Photovoltaic Effect）。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率略低，但價(jià)格更便宜。目前世界各國(guó)正在研究的太陽(yáng)電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)電池。對(duì)一個(gè)風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)而言，逆變器是一種電力電子設(shè)備，抗過(guò)載，抗沖擊的能力要相對(duì)弱一些，是最易出故障的單元。 逆變器：逆變系統(tǒng)是把 蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的 220V 交流電，保證交流電在設(shè)備的正常使用。另外本系統(tǒng)受應(yīng)用環(huán)境的要求，本身就要求實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。 微機(jī)控制系統(tǒng)：微機(jī)控制系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 鉛酸蓄電池：蓄電池的選擇要求：重量輕、體積小、能量轉(zhuǎn)換率高、自放電慢、充放電循次數(shù)多（即使用壽命長(zhǎng)）等。 太陽(yáng)能光電池板：采用 100W/14V ， ㎡的硅光電池，它能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，屬 于一種半導(dǎo)體元件，它的特點(diǎn)：它是轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 15%的單晶硅太陽(yáng)能電池板。具有機(jī)械、電子剎車(chē)裝置，可以確保在高風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)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。該系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽(yáng)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)。因而風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)正在得到廣泛地應(yīng)用 。同時(shí)大部分地區(qū)正午太陽(yáng)光強(qiáng)的時(shí)候一般沒(méi)有風(fēng)，而在夜間沒(méi)有太陽(yáng)光照的時(shí)候風(fēng)力則相對(duì)較強(qiáng)。采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)后，可以有效解決單一發(fā)電不連續(xù)問(wèn)題，保證基本穩(wěn)定的供電。盡管太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 72kw 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電部分 有上述眾多優(yōu)勢(shì)，但是作為獨(dú)立供電設(shè)備二者均存在一定的局限性。 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電 上世紀(jì)八十年代許多人開(kāi)始了風(fēng)能、太陽(yáng)能的綜合利用的研究。國(guó)際能源專家預(yù)言： 21 世紀(jì)是風(fēng)力發(fā)電的世紀(jì)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，人類(lèi)對(duì)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。這些優(yōu)惠政策，促進(jìn)了風(fēng)力商品化進(jìn)程，這也是以上 3 個(gè)國(guó)家能成為世界上風(fēng)電生產(chǎn)大國(guó)的 一個(gè)主要原因。第四，政府的優(yōu)惠政策。據(jù)統(tǒng)計(jì)全球風(fēng)能潛力約為目前全球用電量的 5 倍。目前據(jù)美國(guó)能源部 2021 年統(tǒng)計(jì)，全世界風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單位造價(jià)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(jià)為 700~800 美元 /KW，單位發(fā)電成本為 5~8 美分 /kWh。目前，百千瓦級(jí)風(fēng)機(jī)已經(jīng)商品化，投入批量生產(chǎn)，兆瓦級(jí)機(jī)組也正小批量生產(chǎn)。由于采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)自診斷功能，安全保護(hù)措施更加完善，并且實(shí)現(xiàn)了單機(jī)獨(dú)立控制、多機(jī)群控和遙控，完全可以無(wú)人職守。近 20 年來(lái)，美國(guó)、丹麥等國(guó)家投入了大量的人力、物力和財(cái)力 研究可以商業(yè)運(yùn)營(yíng)的風(fēng)力機(jī)，取得了突破性的進(jìn)展。 風(fēng)能發(fā)電技術(shù) 20 世紀(jì) 90 年代中后期，在世界范圍內(nèi)形成了一股風(fēng)力發(fā)電熱，風(fēng)力發(fā)電量增長(zhǎng)速度居全球之首。始于 20 世紀(jì) 50 年代的空間發(fā)展計(jì)劃成為光伏發(fā)電技術(shù)的第一個(gè)主要應(yīng)用對(duì)象，而且光伏技術(shù)的發(fā)展也成為整個(gè)空間技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的一部分，對(duì)光伏技術(shù)的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用。半導(dǎo)體 PN 結(jié)器件在陽(yáng)光下的光電轉(zhuǎn)換效率最高，通常稱這類(lèi)光伏器件為 “ 太陽(yáng)能電池（ Solar Cell） ” 。 1873 年，英國(guó)科學(xué)家 WilouzhbySmith 觀察到對(duì)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。 可以看出，太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)、推動(dòng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，特別是對(duì)邊遠(yuǎn)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(chǎng)前景。風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種 轉(zhuǎn)換形式，是一種重要的自然能源，一起蘊(yùn)藏量巨大、可以再生、分布廣泛以及沒(méi)有污染等優(yōu)勢(shì)而在各國(guó)發(fā)展迅速。隨著礦物燃料的逐漸消耗，太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)將越來(lái)越顯示其重要性和發(fā)展?jié)摿?。它具有無(wú)污染、無(wú)噪聲、安全可靠、故障率低、維護(hù)簡(jiǎn)單、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。 風(fēng)能太 陽(yáng)能的概況 太陽(yáng)能分布廣泛 ，可自由利用，取之不經(jīng)，用之不竭，是人類(lèi)最終可以依賴的能源。解決能源危機(jī)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(shí)現(xiàn)清潔煤燃料以減少污染；二是開(kāi)發(fā)新能源，積極利用可再生能源；三是開(kāi)發(fā)新材料、新工藝，最大限度地實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。當(dāng)前，包括我國(guó)在內(nèi)的絕大多數(shù)國(guó)家都以石油和煤炭等礦物燃料為主要能源。 附錄 2 PWM 波形產(chǎn)生源程序 .................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 Control。 Wind power。最 后 ,利用單片機(jī)仿真軟件 proteus對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真并給出仿真原理圖及仿真波形。 逆變環(huán)節(jié)采用 PWM調(diào)制方式，控制芯片為 PIC16F73，簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)針對(duì)目前市場(chǎng)上傳統(tǒng)充電控制器對(duì)蓄電池的充放電控制不合理，同時(shí)保護(hù)也不夠充分，使得蓄電池的壽命縮短這種情況，研究確定了一種基于單片機(jī)的太陽(yáng)能充電控制器的方案。而太陽(yáng)能和風(fēng)能被看做是最具有代表性的新能源和可再生能源， 由于風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)均受到外部條件的影響，光靠獨(dú)立的風(fēng)力或太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常會(huì)難以保證系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，因此，在 采用風(fēng)光互補(bǔ)的混合發(fā)電系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定地供電 。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12kw 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電部分 摘 要 進(jìn)入二十一世紀(jì)，人 類(lèi)面臨著實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，而能源問(wèn)題日益嚴(yán)重 。人類(lèi)需要解決能源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用可再生能源和 新能源。 本 設(shè)計(jì)重點(diǎn)針對(duì) 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng) 中蓄電池充放電控制模塊和逆變器模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)及 仿真。在太陽(yáng)能對(duì)蓄電池的充放電方式、控制器的功能要求和實(shí)際應(yīng)用方面做了一定分析，完成了硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編制并通過(guò) proteus仿真軟件進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池的高效率管理。軟件設(shè)計(jì)中，采用瞬時(shí)電壓反饋，增加了電路保護(hù)等功能，論文闡述了軟件設(shè)計(jì)總體思想構(gòu)架，給出了程序代碼。 關(guān)鍵詞 ：風(fēng)光互補(bǔ) ； 風(fēng)能 ； 太陽(yáng)能 ；控制； Proteus 仿真 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22kw 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)光伏發(fā)電部分 Abstract Entering the 21st century, human beings are facing to realize the sustainable development of economy and society, and energy problem bees more and more serious. Only by relying on the progress of science and technology and the largescale exploitation and utilization of renewable energy and new energy can human solve the problem of energy. And solar and wind power are considered the most representative of new and renewable energy, The power technology of solar energy and wind attack world’s attention. Because of wind power and solar power system under external conditions, and only by independent wind or solar power systems often hard to ensure the continuity and consistency of power