【正文】 分別是 10uf 和 。總設(shè)計(jì)電路原理圖如圖 41所示 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 41 主芯片電路設(shè)計(jì) 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 復(fù)位，指的是對(duì)單片機(jī)的 初始化 操作 ，單片機(jī)啟動(dòng)工作時(shí)都會(huì)先進(jìn)行復(fù)位，這樣可以讓 CPU和系統(tǒng)處于一個(gè)初始狀態(tài)，并使單片機(jī)從這個(gè)狀 態(tài)開(kāi)始工作 。設(shè)計(jì)的充電效率高，能快速地充電，而且能有效保護(hù)蓄電池。 當(dāng)電池將充滿電時(shí)，電路的充電模式變換為“涓流充電”模式。 太陽(yáng)能充電 控制 器的 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)從大體上由 六 大部分組成 ,包括 主芯片電路 、 單片機(jī)電源電路 、 蓄電池充電電路 、輸出電壓調(diào)整電路 、 顯示電路和放電電路的設(shè)計(jì) 。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 4 章 微電網(wǎng)電源接入模塊的 硬件 設(shè)計(jì) 引言 本章進(jìn)入微電網(wǎng)接入電源的硬件設(shè)計(jì)部分 ,在前一章 ,論文描述了三類典型的分布式電源 ,包括太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電和燃料電池發(fā)電，由于太陽(yáng)能和風(fēng)能均 是清潔的可再生能源，可以取之不盡，用之不竭。用公式來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程可表示為： 陽(yáng)極 反應(yīng)式： —）（ e22g2 ?? ?HH 公式 31 陰極反應(yīng)式： OHHO 22 2e44 ??? ? — 公 式 32 總反應(yīng)式： 熱能電能）（ ???? OHgOH 222 2)(g2 公式 33 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 33 燃料電池示意圖 其它形式的分布式發(fā)電 除了上述三大類典型分布式發(fā)電外，還有一些其它形式的分布式發(fā)電，如生物能發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，生物能的發(fā)電技術(shù)主要為生物質(zhì)的氣化、生物質(zhì)被壓塊成 固化成型技術(shù)和生 物質(zhì)的液化技術(shù)，它的突出之處是對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)上，利于環(huán)境。 總的反應(yīng)式如公式 33。 這時(shí)，質(zhì)子在電溶液中從陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)到陰極，而電子 e經(jīng)外部電路運(yùn)動(dòng)至陰極。 燃料電池的結(jié)構(gòu)和工作原理可以用圖 33 來(lái)說(shuō)明，如圖所示，燃料電池 是由陽(yáng)極、陰極和電解質(zhì)（電容液）構(gòu)成。 無(wú)論哪一種，其基本原理都可歸結(jié)為： 風(fēng)力 使風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)動(dòng) ， 從而使風(fēng)輪帶動(dòng)主軸（低速軸 ） 轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸同時(shí)打動(dòng)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪箱經(jīng)過(guò)齒輪比轉(zhuǎn)換，將低速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)齒輪箱帶動(dòng)著高 速軸轉(zhuǎn)動(dòng) ，高速軸與發(fā)電機(jī)連接，發(fā)電機(jī)經(jīng)控制電路與負(fù)載連接，從而 實(shí)現(xiàn) 將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能 或化學(xué)能 ?？梢钥闯鎏?yáng)能發(fā)電 與傳統(tǒng)的發(fā)電方式是完全不同的， 這其中 沒(méi)有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，也 沒(méi)有有害 氣體的排出 ，是清潔的、 友好 的發(fā)電。 太陽(yáng)能光伏發(fā) 簡(jiǎn)單地說(shuō) ,太陽(yáng)能發(fā)電就是利用“光伏效應(yīng)” 產(chǎn)生電能 ,由于 光伏電池的基本特性和二極管 相似 ， 因此我們 可以簡(jiǎn)單的 用 PN 結(jié)來(lái) 進(jìn)行 說(shuō)明， 如 圖 31 為光伏 電池的單元 的基本模型 ,當(dāng)具有 一定強(qiáng)度的太陽(yáng)光射到 半導(dǎo)體時(shí)， 一部分的太陽(yáng) 光 會(huì) 與構(gòu)成半導(dǎo)體的材料相互作用 ,會(huì)產(chǎn)生電子 空穴 對(duì) (因失去電子而帶正的電荷 )，如半導(dǎo)體中存在 PN 結(jié)， 則在 PN結(jié)的作用下 ,電子 會(huì) 向 N 型半導(dǎo)體 運(yùn)動(dòng) ，空穴向 P 型半導(dǎo)體 運(yùn)動(dòng)，并會(huì)聚集到兩個(gè)電極 ，即負(fù)電荷和正電荷聚集于兩端， 如果兩個(gè)電極能夠成回路 ,回路中 就有電荷 定向移動(dòng)產(chǎn)生電流 。隨著社會(huì)的發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等方面的需要，分布式電源將會(huì)越來(lái)越受到人們的青睞。這些電源 通常是 由電力部門、電力用戶或第 3方所有， 他們 用 來(lái) 滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求 ， 如 在用電高峰時(shí) 調(diào)峰、為 一些 邊遠(yuǎn) 地區(qū) 用戶或商業(yè)區(qū) 供電 ，節(jié)省輸變電投資 、提高供電可靠性等等。 作為微電網(wǎng)的一大組成部分，微電源的發(fā)展也將會(huì)影響到微電網(wǎng)的發(fā)展， 國(guó)家電力網(wǎng)于 2022 年 9月 5日作了《微電網(wǎng)需立足分布式電源現(xiàn)狀》的講話，需要我們?cè)诮ㄔO(shè)好微電網(wǎng)的同時(shí)也必須加強(qiáng)發(fā)展對(duì)分布式電源的研究。此外，我國(guó)目前 新能源 的 發(fā)展政策 是 以電價(jià)補(bǔ)貼為主的， 他更多地是扶持產(chǎn)業(yè)的中下游，雖刺激了 產(chǎn)能， 但卻 沒(méi)能有效提升 微電網(wǎng)的 自主創(chuàng)新能力。 可見(jiàn)，微電網(wǎng)的發(fā)展和研究已經(jīng)引起了國(guó)家的重視，將來(lái)將會(huì)有更多的微電網(wǎng)開(kāi)始進(jìn)行，微電網(wǎng)也將會(huì)獲得更多的發(fā)展機(jī)會(huì) 此外， 微電網(wǎng) 作為 智能電網(wǎng)的有機(jī)組成部分， 智能電網(wǎng)只有涵蓋了微電網(wǎng) 才能高滲透率 地 大規(guī)模接入可再生能源，才 稱得上 是真正的智能電網(wǎng)， 所以 ,微電網(wǎng)的發(fā)展空間 相當(dāng)五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 廣闊。也取得了相當(dāng)?shù)某删?，如清華大學(xué)與遼寧高科能源集團(tuán)合作 在國(guó)內(nèi)率先將微電網(wǎng)應(yīng)用到實(shí)際工程中。 國(guó)內(nèi)微電網(wǎng)發(fā)展 與展望 目前，我國(guó)對(duì)微電網(wǎng)的研究尚處于起步階段，作為一個(gè)新生事物，在國(guó)內(nèi)尚未形成一個(gè)統(tǒng)一的概念，國(guó)家科技部“ 863計(jì)劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域 2022年度專題課題”中已經(jīng)包括了微電網(wǎng)技術(shù)。韓國(guó)在 207 年成立了以高校為主的智能微電網(wǎng)研究中心，研究目標(biāo)為配電網(wǎng)技術(shù)、電力變換器技術(shù)、開(kāi)發(fā)控制和通信技術(shù)、微電網(wǎng)的仿真及模型開(kāi)發(fā)。 一個(gè)突出的特點(diǎn)是，日本的微電網(wǎng)并不具備“即插即用”的功能，因?yàn)樗麖?qiáng)調(diào)分布式電源類型的多樣 化。 歐洲微電網(wǎng)的研究計(jì)劃都是圍繞微電網(wǎng)的可靠性 、 可接入性和靈活性三個(gè)方面來(lái)考慮 ， 電網(wǎng)的智能化 、 能量利用的多 元化等將是歐洲未來(lái) 微 電網(wǎng)的特點(diǎn) 日本的微電網(wǎng)研究 日本采用的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖 24 所示，它允許燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)發(fā)電設(shè)備直接接入，與微電網(wǎng)進(jìn)行同步運(yùn)行，目前，日本的微電網(wǎng)研究主要在對(duì)負(fù)荷的跟蹤能力、對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)控、電力的供需平衡以及孤島的穩(wěn)定性運(yùn)行等方面。 歐盟的 后續(xù)任務(wù)將集中 在 研究先進(jìn)的控制策略 、 制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 、 建立示范工程等 。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 23 歐盟微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 歐盟采用的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖 23 所示，該結(jié)構(gòu)也是通過(guò)一些電力電子期間接入分布式電源，同時(shí)，考慮到“即插即用 ”的需要。 該計(jì)劃的 重心是如何將各種分散的小電源連接成一個(gè)微電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)與配電網(wǎng)之間的連接。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，潮流控制器根據(jù)本地頻率和電壓信息進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)匚㈦娫聪鄳?yīng)增加或減少其功率輸出以保持功率平衡。圖 22展示了光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)和燃料電池等微電源形式，其中一些接在熱力用戶附近，為當(dāng)?shù)靥峁嵩础ｐ伨€通過(guò)主分隔器（ 通常是一個(gè)靜態(tài)開(kāi)關(guān) )與 大電網(wǎng)系統(tǒng)相連，可實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng) 和 并網(wǎng) 兩種 運(yùn)行模式 之間的平滑切換。 圖 22所示為 CERTS 提出的微電網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 國(guó)外 微電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀 美國(guó)的微電網(wǎng)研究 美國(guó)電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)（ CERTS） 最早提出微電網(wǎng)的概念，其設(shè)計(jì)理念是不采用快速電氣控制、單點(diǎn)并 網(wǎng)不上網(wǎng)、提供多樣化的電能質(zhì)量和供電的可靠性等。在現(xiàn)有的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，儲(chǔ)能裝置是維持系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定必不可少的設(shè)備。 6) 可持續(xù)性：微電網(wǎng)采用的分布式電源大部分都是可再生 能源或清潔能源能大大減少對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)自然環(huán)境，真正地實(shí)現(xiàn)了能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。 4) 交互式：作為具備獨(dú)立發(fā)電設(shè)備的微電網(wǎng)可以在必要時(shí)對(duì)主網(wǎng)提供有力支撐；同時(shí)主網(wǎng)也可以向微電網(wǎng)供電。同時(shí)，微電網(wǎng)中也包含儲(chǔ)能設(shè)備，作為系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必要條件；而負(fù)荷的類型也有很多，如敏感型、非敏感型，可控型、非可控型等。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 21 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 微電網(wǎng)的特點(diǎn) 由微電網(wǎng)的定義可知，微電網(wǎng)有如下幾個(gè)特點(diǎn) ： 1) 獨(dú)特性：微電網(wǎng)是有微型電源及負(fù)荷構(gòu)成的小型電力系統(tǒng)，與大電網(wǎng)的主要 區(qū)別在于靈活的可調(diào)度性。 這種運(yùn)行模式減輕了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān) ,并且提高了重要負(fù)載的抗干擾性 ，當(dāng) 電網(wǎng)故障 或檢修的情況時(shí) ,開(kāi)關(guān) K 將跳開(kāi) ,電網(wǎng)被切離 ,系統(tǒng)中的 DGI 和 DG2 將負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)負(fù)載電壓 ,并按預(yù)先設(shè)定的功率分配的原則向微電網(wǎng)中所有重要負(fù)載供電 ,此時(shí)微電網(wǎng)工作于獨(dú)立運(yùn)行模式 （ 即孤島運(yùn)行模式 ）， 在電網(wǎng)故障清除后 ,微電網(wǎng)要在開(kāi)關(guān) K 閉合之前重新取得與電網(wǎng)的同步 ,以 平穩(wěn)恢復(fù)到并網(wǎng)運(yùn)行模式 ，繼續(xù)為電網(wǎng)供電 。 圖 2 l中的微電網(wǎng) 是 由兩個(gè)并聯(lián)的分布式 電源 DGI和 DG 電網(wǎng) 、開(kāi)關(guān) K以及負(fù)載組成 ， 分布式電源 （ DG） 一般包括天然氣、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、 氫能、風(fēng)能、小水電等潔凈能源或可再生能源。 微電網(wǎng)的 基本 結(jié)構(gòu) 隨著負(fù)荷等各方面需求 不同， 微電網(wǎng)的具體結(jié)構(gòu)也會(huì)有所差別 ,但 其 基本單元 都 應(yīng)包括集控中心、分布式電源、智能化用戶、儲(chǔ)能設(shè)備和具有自愈（故障重構(gòu)）能力的電網(wǎng)等，其中大多數(shù)微電源與電網(wǎng)的接口是基于電力電子技術(shù)， 以保證微電網(wǎng)的靈活性和可靠性。 在我國(guó)，結(jié)合我國(guó)發(fā)展?fàn)顩r，我國(guó)對(duì)微電網(wǎng)的定義為：微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的 小型發(fā)配電 系統(tǒng) ，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)。歐盟微電網(wǎng)項(xiàng)目所提出的定義為： 微網(wǎng)是利用分布式能源、儲(chǔ)能裝置和可控負(fù)荷共同組成的低壓網(wǎng)絡(luò)；容量范圍從幾百千瓦到幾個(gè)兆瓦；能夠與配電網(wǎng)并列運(yùn)行，在上一級(jí)電網(wǎng)故障時(shí)可脫網(wǎng)自治運(yùn)行，故障恢復(fù)后可重新并網(wǎng)。從 1999 年開(kāi)始，著名美國(guó)電力可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)（ CERTS）首次對(duì)微電網(wǎng)在可靠性、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)環(huán)境的影響影響等方面進(jìn)行了研究。 闡述了我國(guó)微電網(wǎng)發(fā)展的特點(diǎn)與現(xiàn)狀，對(duì)主要微電網(wǎng)支撐的能源部分進(jìn)行了分析和研究，并設(shè)計(jì)出了太陽(yáng)能和風(fēng) 能這兩類微電源接入模塊的硬件電路 ，結(jié)合區(qū)永源同學(xué)的控制電路實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)在孤島模式下的穩(wěn)定運(yùn)行 。微電網(wǎng)的意義在于它： 1)在微網(wǎng)內(nèi)，用戶就近取電和取熱，能從整體上提高能源的利用率； 2)微電源大部分使用的是清潔的可再生能源，而清潔能源的使用能 實(shí)現(xiàn) CO2 的低排放乃至零排放，從而顯著地保護(hù)自然環(huán)境； 3)對(duì)間歇式能源的發(fā)電特征，通過(guò)合理的網(wǎng)源協(xié)調(diào)控制策略， 可以保證對(duì)主電網(wǎng)不造成較大的沖擊； 4)能解決偏遠(yuǎn)地區(qū)供電問(wèn)題 ； 5)當(dāng)主網(wǎng)發(fā)生某種擾動(dòng)事故時(shí)，微電網(wǎng)能夠無(wú)縫平滑地切換到獨(dú)立運(yùn)行（或稱孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)）從主網(wǎng)脫離，而當(dāng)主網(wǎng)擾動(dòng)清除回復(fù)正常后，微電網(wǎng)又能重新與主網(wǎng)同步并入主網(wǎng)。為解決此矛盾 ，為了能充分地利用分布式電源為電網(wǎng)和用戶帶來(lái)的效益和價(jià)值，一個(gè)自然的想法就是將地理上靠近、又都以分布式供電為主的電源及其負(fù)荷在一個(gè)比配電網(wǎng)還小的局部上形成自治系統(tǒng)，因此，在 21 世紀(jì)初，一些專家學(xué)者提出了一 個(gè)更為嶄新的概念 —— 微型電網(wǎng)（ MicroGrid）被提出來(lái)了，也就是當(dāng)今被廣泛熟知的微電網(wǎng)，相應(yīng)地把微電網(wǎng)中的分布式電源改稱為微型電源（ Micro Source， MS），也簡(jiǎn)稱微源。而且 美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)1547標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，分布式電源必須馬上退出運(yùn)行。誠(chéng)然，分布式發(fā)電的確具有投資規(guī)模小、環(huán)保好和靈活性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，但與此同時(shí)，分布式發(fā)電 隨著其發(fā)展也存在著諸多問(wèn)題，例如，分布式電源單機(jī)接入成本過(guò)高、控制相對(duì)困難等。 II 第 1 章 緒論 ................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 .I Abstract charging controller。 關(guān)鍵詞 ： 分布式電源；微電網(wǎng)；充電控制器；蓄電池 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract The paper focuses on the energy part of the Microgrid. Firstly,it introduces some basic information of Microgrid,which includes its birth,definition and the domestic and foreign development es to the elaboration of different kinds of ,it will illustrate how the solar charging controller and relay switching circuit were designed in design result shows that the controller can charge storage battery steadily in case of sunshine or wind, relay switching circuit can switch the circuit quickly and addition, the design also de