小型风光电互补发电系统研制
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摘要 如何解决能源危机问题，已经成为全球关注的热点。太阳能和风能是当前可利用的几种可再生能源中应用比较广泛的两种能源。本文综合考虑太阳能和风能在资源条件和技术方面的互补特性，建立了一种经济合理的供电方式即小型风光互补发电系统。
文中简要的介绍了新能源及新能源发电技术，综述了国内外风光互补发电系统的研究现状和发展趋势，论述了小型风光互补发电系统的组成及工作原理，详细地介绍了风力机、发电机、光伏阵列、蓄电池、变换器以及控制器等重要部分的运行原理与特性。另外对了风力发电、光伏发电以及蓄电池充电的控制策略进行分析，重点研究了最大功率点跟踪控制，并在此基础上，归纳总结出一套可行的总体控制方案。最后，结合系统组成，构建了3kW小型风光互补发电系统的功率拓扑结构，并设计了基于DSP的风光互补控制器主要程序。从DSP最小系统入手，利用最大功率点跟踪控制方法实现了对风力机、太阳能电池、蓄电池充放电的实时控制，利用 TMS320F2812DSP 的 EVA 与 AD 模块软件实现对蓄电池欠压、过压、运行等模式的智腀@浞诺绻芾怼Ｕ攵韵低骋恍┪侍猓峁┝艘幌盗杏布腿砑闹悄鼙；ご胧Ⅻbr>关键词：风光互补发电；最大功率跟踪；建模；硬件控制
Research on Small-scale Wind/Solar Hybrid Generation System
Abstract How to solve the energy crisis has become the world's attention. Solar and wind energy are currently available in several renewable energy used widely. In this paper, considering the complementary of solar and wind energy in resource conditions and technical aspects. I establish a rational way of economic power which is small wind and solar power generation system.
This paper describes the new energy and new energy technologies briefly and reviews the domestic and foreign research status and development trends of wind and solar power generation systems ,which also discusses the composition and working principle of small wind and solar power generation system , a detailed description of the operation principle and features of the wind turbine generators , photovoltaic array, batteries, inverters,controllers and some important parts. In addition , the control strategy of wind power , photovoltaic power generation and battery charging are analyzed , focusing on the maximum power point tracking control , and on this basis, I summarize the overall control of a workable solution. In the end, I design circuit wind and solar controller by combining with practical engineering, in which I use the voltage and current Hall Hall to realize the real-time sampling of the fan voltage , solar battery voltage, battery voltage and charging current and use the EVA and AD software module of TMS320F2812DSP to achieve the battery under voltage , overvoltage, operation and other modes smart charging and discharging management. For output voltage fluctuations of wind turbines big problem , the system provides hardware and software intelligent fan over speed protection system .
Key words Wind/solar hybrid generation; Maximum Power Point tracking; Model building; Hardware Control
目录
第一章 绪论 1
1.1 新能源发电技术 1
1.2 风光互补发电的提出和研究现状 2
1.2.1 风光互补发电系统的提出 2
1.2.2 风光互补发电国内外研究现状 3
1.3 论文主要研究内容 4
1.4 本章小结 5
第二章 小型风光互补发电系统 6
2.1 小型风光互补发电系统的总体结构 6
2.2 风力发电机组的构成 7
2.2.1 风力机 7
2.2.2 传动机构 12
2.2.3 发电机 12
2.3 太阳能光伏电池板 12
2.3.1 太阳能电池的分类 12
2.3.2 光伏发电原理 13
2.3.3 太阳能电池的工作特性 13
2.4 蓄电池 14
2.5 控制器及负载部分 14
2.6 本章小结 14
第三章 小型风光互补发电系统控制策略 15
3.1 风力发电控制策略 15
3.1.1 风力发电的基本控制策略 15
3.1.2 风力发电最大功率点跟踪控制 16
3.2 光伏发电的最大功率点跟踪控制策略 19
3.3 蓄电池充电控制策略 21
3.3.1 蓄电池的充电方法 21
3.3.2 蓄电池的运行方式 22
3.5 本章小结 24
第四章 3kW风光互补发电系统的研究 25
4.1 系统构建 25
4.1.1 发电模块 25
4.1.2 控制器模块 25
4.1.3 逆变部分（3KW） 26
4.1.4 蓄电池配置 27
4.2 本章小结 27
第五章 基于DSP2812的控制系统软硬件设计 28
5.1 基于 TMS320F2812DSP 芯片的最小系统 28
5.1.1 DSP2812简介 28
5.1.2 DSP2812最小系统 29
5.2 MPPT控制 30
5.2.1 Buck 电路的数学建模 30
5.2.2 MPPT控制 32
5.3 程序设计 33
5.3.1 主程序设计 33
5.3.2 子程序设计 35
5.3 本章小结 37
总结 38
致谢 39
参考文献 40
