【正文】 先是安全，電池的閥門密封可阻止空氣中的氧氣流入。它是一種密封的電池，內(nèi)外氣壓的平衡通過(guò)閥門來(lái)控制。而采用閥控式鉛酸蓄電池就會(huì)避免這些缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的開口式鉛酸蓄電池，由于水的蒸發(fā)以及電解液的分解，需要經(jīng)常對(duì)電解液的濃度進(jìn)行檢測(cè)，以確定是否對(duì)其添加蒸餾水。蓄電池的充電過(guò)程是放電過(guò)程的逆過(guò)程，是在外電源作用下的電化學(xué)反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為: 4pbso+ 4+ OH2 pb+ 42SOH+ 2pbo （22）充電過(guò)程中，在外電源的作用下，正極板上的硫酸鉛（ 4s）逐漸恢復(fù)成二氧化鉛（ 2)。蓄電池與負(fù)載相接時(shí)，是它的放電過(guò)程，其化學(xué)反應(yīng)方程式為: pb+ 42SOH+ 2pbo 2 4pbso+ OH2 （21）放電過(guò)程中，負(fù)極板上的海綿狀鉛( )，正極板上二氧化鉛（ 2pbo)與電解液中的硫酸( 42)反應(yīng)，生成硫酸鉛( 4)。正極板上的二氧化鉛（ 2pbo）在電解液的作用下解離為鉛離子（ ?2pb），既（2pbo）從極板獲得電子還原為（ ?2）進(jìn)入電解液，同時(shí)電解液中的部分 ?2失去電子氧化為 ?4，當(dāng)氧化和還原的速度平衡時(shí)，正極板與電解液之間形成 +。隨著化學(xué)反應(yīng)不斷的進(jìn)行，負(fù)極板上的負(fù)電荷逐漸增加，對(duì)電解液中的鉛離子的吸引力也不斷的加大，使得部分的鉛離子獲得電子沉積到負(fù)極板的表面。鉛酸蓄電池由于具有容量大，成本低，循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，一直是小型電力系統(tǒng)的首選儲(chǔ)能設(shè)備。在本系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)力很大致使產(chǎn)生的電能過(guò)剩時(shí)，蓄電池將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)。近年來(lái)，隨著燃料電池和電解槽技術(shù)的發(fā)展，氫氣作為一種能量存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)入人們的視野，這是一種比較有前途的技術(shù)方向。 蓄電池 蓄電池的工作原理在小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池起著儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)電能的作用。圖25 Buck變換電路DC/DC 變換器的輸入阻抗的大小可以通過(guò)控制開關(guān)電源的占空比來(lái)改變。濾波電容C使輸出電壓的紋波進(jìn)一步減小。以Buck變換器為例，如圖25，通過(guò)在功率開關(guān)管的控制端施加周期一定，占空比可調(diào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其工作在開關(guān)狀態(tài)。通過(guò)對(duì)開關(guān)管的導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間長(zhǎng)短控制，即控制從電源端到負(fù)載端傳送的能量。非隔離型的DCDC變換器又可分為降壓式、升壓式、極性反轉(zhuǎn)式等幾種；隔離型的DCDC變換器又可分為單端正激式、單端反激式、雙端半橋、雙端全橋等幾種。 DCDC 變換器DCDC功率變換器的種類很多。因?yàn)樗啥O管組成，具有功耗低、電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。根據(jù)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的容量不同，整流器分為可控與不可控兩種，可控整流器主要應(yīng)用在功率較大的系統(tǒng)中，可以減小電感過(guò)大帶來(lái)的體積大、損耗大等缺點(diǎn)；不可控整流器主要應(yīng)用于小功率系統(tǒng)中。特別是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)直接與風(fēng)輪耦合,安置于機(jī)組頂端的空中無(wú)需經(jīng)常對(duì)電刷和滑環(huán)維護(hù),提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性。一般小型永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁磁鋼安置在轉(zhuǎn)子上。本文所使用的小型交流永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)是永磁同步發(fā)電機(jī)的一種,其運(yùn)行原理與電勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)相同。由于風(fēng)向經(jīng)常變化，為了有效地利用風(fēng)能，必須有迎風(fēng)的偏航裝置。按照空氣動(dòng)力學(xué)原理分類的話，最常見(jiàn)的是托舉型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 在 有 的 小 型 風(fēng) 力 機(jī) 中 設(shè) 計(jì) 有 手 動(dòng) 剎 車 機(jī) 構(gòu) ， 另 外 在 實(shí) 踐 可 采 用 側(cè) 偏 停機(jī) 方 式 ， 即 在 尾 翼 上 固 定 一 軟 繩 ， 當(dāng) 需 要 停 機(jī) 時(shí) ， 拉 動(dòng) 尾 翼 ， 使 風(fēng) 輪 側(cè) 向 于 風(fēng) 向 ，從 而 達(dá) 到 停 車 的 目 的 。 由 于 小 型 風(fēng) 力 機(jī) 的 結(jié) 構(gòu) 比 較 簡(jiǎn) 單 ， 目 前 一 般 采 用 葉 輪 側(cè) 偏 式 調(diào) 速 方 式 ，這 種 調(diào) 速 機(jī) 構(gòu) 在 風(fēng) 速 風(fēng) 向 變 化 轉(zhuǎn) 大 時(shí) 容 易 造 成 風(fēng) 輪 和 尾 翼 的 擺 動(dòng) ， 從 而 引 起 風(fēng) 力機(jī) 的 振 動(dòng) 。 ③ 調(diào) 向 機(jī) 構(gòu) 、 調(diào) 速 機(jī) 構(gòu) 和 停 車 機(jī) 構(gòu) ： 為 了 從 風(fēng) 中 獲 取 能 量 ， 風(fēng) 輪 旋 轉(zhuǎn) 面 應(yīng) 垂直 于 風(fēng) 向 ， 在 小 型 風(fēng) 機(jī) 中 ， 這 一 功 能 靠 風(fēng) 力 機(jī) 的 尾 翼 作 為 調(diào) 向 機(jī) 構(gòu) 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 國(guó)外 小 風(fēng) 機(jī) 也 采 用 機(jī) 械 化 生 產(chǎn) 等 截 面 葉 片 ， 大 大 提 高 了 葉 片 生 產(chǎn) 的 效 率 和 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 。 目 前 風(fēng) 輪 葉 片 的 材 質(zhì) 主 要 有 兩 種 。主要有感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、硅整流自勵(lì)交流發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、無(wú)刷爪極自勵(lì)發(fā)電機(jī)發(fā)電模式、永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電模式。2）交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)主要有兩種，一種是同步發(fā)電機(jī)，一種是異步發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)主要是勵(lì)磁不可調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)較電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)單。這種直流發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)速變化時(shí)，一般通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁來(lái)保持輸出電壓的恒定。1）直流發(fā)電機(jī)機(jī)①電勵(lì)磁式直流發(fā)電機(jī)。 功 率 在 10 千 瓦 以下 的 稱 為 小 型 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) ， 功 率 在 10 千 瓦 至 100 千 瓦 的 稱 為 中 型 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) ，功 率 在 100 千 瓦 以 上 的 稱 為 大 型 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 。 其 優(yōu) 點(diǎn) 是 可 以 接 受 來(lái) 自 任 何 方 向 的 風(fēng) ， 因 而 當(dāng) 風(fēng) 向 改 變 時(shí) ，無(wú) 需 對(duì) 風(fēng) 。 風(fēng) 輪 葉 片 數(shù) 目 為 1~4 片 （ 大 多 為 2 片 和 3 片 ）， 他 在 高 速 運(yùn) 行 時(shí) 有 較 高 的 風(fēng) 能 利 用 率 ， 但 啟 動(dòng) 時(shí) 需 要 較 高 的 風(fēng) 速 。 小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分類　 　 照 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 的 風(fēng) 輪 軸 位 置 分 類 　 　 按 照 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 風(fēng) 輪 軸 的 位 置 分 ， 可 分 為 水 平 軸 風(fēng) 力 發(fā) 電 機(jī) 和 垂 直 軸 風(fēng) 力 發(fā)電 機(jī) 。第四章 本章簡(jiǎn)述了小型風(fēng)力供電系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)，及部分編程，第二章小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本組成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成 本文的獨(dú)立運(yùn)行小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，如圖21所示，它主要包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、整流器、DCDC變換器、蓄電池以及控制系統(tǒng)幾個(gè)部分。第一章 介紹課題提出的背景、目的和意義，論述國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展概況，概括總結(jié)風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)的發(fā)展概況，第二章 介紹了小型風(fēng)力發(fā)電原理及系統(tǒng)的基本組成，并詳細(xì)介紹各個(gè)部分的組成以及原理。 本文的主要研究?jī)?nèi)容本文以小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)風(fēng)力發(fā)電原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置蓄電池的充放電控制等方面做了較為深入的理論分析和研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行及可靠運(yùn)行具有一定的參考價(jià)值。風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行方式主要有兩種：一類是獨(dú)立運(yùn)行的供電系統(tǒng)，即在電網(wǎng)未通達(dá)的地區(qū)，用小型發(fā)電機(jī)組為蓄電池充電，再通過(guò)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電向終端電器供電；另一類是作為常規(guī)電網(wǎng)的電源，與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行。（2）風(fēng)速隨時(shí)變化，風(fēng)電機(jī)組承受著十分惡劣的交變載荷。2022年以前 , 我國(guó)計(jì)劃新建20座風(fēng)力發(fā)電場(chǎng), 每座風(fēng)場(chǎng)的發(fā)電能力達(dá)到100MW以上, 且達(dá)到4000MW 的風(fēng)力發(fā)電總目標(biāo), 并要求風(fēng)力發(fā)電設(shè)備本土化。到1999年底已開發(fā)微小戶用型風(fēng)力發(fā)電機(jī)16萬(wàn)臺(tái), 并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)24座, 總裝機(jī)容量26萬(wàn)千瓦, 其中絕大多數(shù)機(jī)組是從丹麥、德國(guó)、美國(guó)、比利時(shí)、瑞典引進(jìn)的, 最大單機(jī)容量為600kW。, 實(shí)際可開發(fā), 為可再生能源和新能源利用技術(shù)提供了強(qiáng)大的資源條件。中國(guó)、印度也在積極發(fā)展風(fēng)電。這也是全世界很多國(guó)家都熱衷風(fēng)力發(fā)電的主要原因。隨著技術(shù)的進(jìn)步和規(guī)模的擴(kuò)大, 風(fēng)電發(fā)電成本繼續(xù)下降, 估計(jì)10年后它完全可以和清潔的燃煤電廠競(jìng)爭(zhēng)。在美國(guó)的50個(gè)州中, 大約有30個(gè)州已經(jīng)開始利用風(fēng)能資源。風(fēng)能將成為發(fā)展最快的能源, 到2022 , 2020 , 到2022年德國(guó)新增500萬(wàn)千瓦, 西班牙新增520萬(wàn)千瓦, 年生產(chǎn)能力將達(dá)到800萬(wàn)千瓦,可滿足全國(guó)電力需求的10%。本文研究的目的是在分析現(xiàn)有的小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一套獨(dú)立運(yùn)行的小型風(fēng)力發(fā)電供電系統(tǒng)為野外無(wú)電地區(qū)獨(dú)立的小型設(shè)備提供電力。綜上所述，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)揮積極作用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。（4）風(fēng)力發(fā)電在新能源發(fā)電中技術(shù)最為成熟。此外，其他新能源中的水電、核能、地?zé)崮艿?，在開發(fā)利用的過(guò)程中，也都存在著一些不能忽視的環(huán)境問(wèn)題。發(fā)電后除折舊費(fèi)和維護(hù)費(fèi)外，不消耗燃料，無(wú)三廢處理問(wèn)題，其成本接近火電，低于油電、核電和光伏發(fā)電，從綜合經(jīng)濟(jì)效益看，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。從世界風(fēng)能分布圖上可以看出全世界約有三分之二的地區(qū)具有風(fēng)能利用價(jià)值，若合理地利用太陽(yáng)能、風(fēng)能，建設(shè)獨(dú)立的小功率發(fā)電裝置，具有明顯的優(yōu)越性。風(fēng)能是一種最具活力的可再生能源，它實(shí)質(zhì)上是太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化形式，因此是取之不盡的風(fēng)能中的風(fēng)向和風(fēng)速在時(shí)空分布上較為復(fù)雜，如有海陸差異對(duì)氣流運(yùn)動(dòng)的影響而形成的季風(fēng)和海陸風(fēng)，在山區(qū)由于熱力原因引起的谷風(fēng)和山風(fēng)，風(fēng)力的隨機(jī)性和風(fēng)速的變化多端使得它的利用效率較低，在風(fēng)能的實(shí)際利用上仍存在很多技術(shù)困難。太陽(yáng)輻射造成地球表面大氣層受熱不均，引起大氣壓力分布不均。因此風(fēng)力發(fā)電正越來(lái)越引起人們的關(guān)注。Keywords: generator, DCDC conversion, battery, MCU目錄第一章 緒論 ..............................................................................................................................1 課題的目的和意義 ..............................................................................................................1 風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)點(diǎn) ..................................................1 課題的目的和意義 ................................................2 風(fēng)力發(fā)電概述 ......................................................................................................................2 國(guó)外風(fēng)力發(fā)展 ....................................................2 國(guó)內(nèi)風(fēng)力發(fā)電的基本情況 ..........................................3 風(fēng)力發(fā)電的特點(diǎn) ..................................................3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 .............