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1、风光互补家用电源的研制摘 要进入2 1 世纪，能源问题已经成为关系到人类生存和发展的首要问题。从能源安全和保障生态环境出发，迫切需要采取措施加大可再生能源的开发利用并不断提高技术水平。太阳能和风能的利用近年来日 趋受到各国的 普遍重视，己经成为新能源领域中开发利用水平最高，技术最成熟，应用最广泛，最具商业化发展条件的新型能源。论文源于风光互补家用电源项目， 该项目 的目 的是向我国现存的9 0 0 多万无电户 ( 总人口 达2 9 0 0 万) 提供基本生活用电。 在对国内 外的技术现状和发展趋势进行综述的基础上，结合我国实际情况，提出了在满足性能要求的前提下，以 经济成本最优为目 标的风光互
2、补系统匹配设计方案，为降低成本，提高可靠性和整机效率，设计风光互补控制逆变一体机。 设计中提出了一种基于扰动观测回探法的风光互补系统M P P T 控制策略。在机箱结构设计中，基于空气动力学来设计内部散热结构， 并利用隔板把电路部分和变压器分开， 提高电 磁兼容性。基于价格低廉且性能稳定的工业级单片机P 工 C 1 6 F 7 3 设计了户用电源的控制电路，有助于提高系统的稳定性和可靠性。在工程设计实践中，提出了一种基于经验的简化设计。 在马兰基地罗 布泊辐射监测站建设的2 5 0 0 W 风光互补电站通过一年多恶劣环境下的可靠运行进一步验证了设计的可行性。关键词:可再生能源，风光互补家用电源
3、，单片机，控制器，逆变器D e s i g n o f T h ewind / P V H y b r i d G e n e r a t i n g H o m e S y s t e mAb s t r a c tB y e n t e r in g 2 1 s c e n t u r y e n e r g y r e s o u r c e b e c o m e s a v it a l p r o b l e m r e la t e d toh u m a n b e in g s e x i s te n c e a n d d e v e l o p m e n t . I
4、t i s u r g e n t l y n e e d e d t o t a k e m e a s u re s t o e x t e n d t h e u s a g e o f r e n e w a b l e e n e r g y a n d d e v e l o p as s o c i a t e d t e c h n o l o g y . S o l a r a n d w i n d e n e r g y a r e t w o o f t h e w i d e l y a tt e n d e d n e w e n e r g y re s o u
5、r c e s f e a t u r i n g m u c h h i g h e r e x p l o i t a t i o n , w e l l d e v e l o p e d t e c h n i q u e , w i d e a p p l i c a t i o n a n d b r i g h t b u s i n e s se x p e c t a t io n .T h e d i s s e r t a t i o n i s b a s e d o n t h e p r o j e c t t h a t a i m s a t t h e d e
6、 v e l o p m e n t o f a s o la r - w i n d c o o r d i n a t e d h o m e s u p p l y t o d e l iv e r e l e c t r i c i ty t o 9 m i l l i o n f a m i l i e s t h a ta r e s t i l l i n d i f fi c u l ty t o re a c h p u b l i c e l e c t r i c i ty f a c i l i ty . Wi t h a n o v e r v i e w o n t
7、 h ep r e s e n t s t a t u s a n d t h e t r e n d s i n t h i s a r e a , t h e d i s s e r t a t i o n p r o p o s e s a d e s i g n o f a c o s t -re l i a b i l i ty - e f f i c i e n c y o r i e n t e d s o l a r - w i n d c o o r d i n a t e d h o m e s u p p l y t h a t e m b o d i e s c o n
8、 t r o l l e r a n d i n v e rt e r w i t h s a t i s f a c t o ry p e r f o r m a n c e . A s t r a t e g y b a s e d o nd e v ia t i o n - o b s e r v a t i o n - a d j u s t m e n t m e t h o d i s r e a l i z e d f o r t h e M P P T c o n t r o l . I n t h e d e s ig n o f t h e c o n t a in e r
9、 t h e h e a t d i s s i p a t i o n s t r u c t u r e i s d e s i g n e d a c c o r d i n g t oa e r o d y n a m i c s a n d i s o l a t in g p a n e l s a r e s e t t o i m p r o v e t h e E M C . T h e c o n t r o l l e r i sd e s ig n e d w i t h a c h e a p a n d s t a b l e m i c r o c o n t r
10、 o l l e r P I C I 6 F 7 3 th a t a s s u r e s t h e s t a b i l i ty a n d r e l i a b i l i ty .玩t h e e n g i n e e r in g p r a c t i c e , a n e x p e r i e n c e - b as e d d a n d s i m p l i f i e d d e s i g n i sp r o p o s e d . A 2 5 0 0 W s o l a r - w i n d c o o r d i n a t e d p o w
11、 e r s t a t i o n b u i l t i n t h e L o p n o r sd i s t r i c t , X i n j i a n g Vig u r a u t o n o m o u s R e g i o n , v e r i f i e d t h e f e a s i b i l i ty o f t h e d e s ig na ft e r m o r e t h a n o n e y e a r o p e r a t i o n u n d e r h a r s h e n v i r o n m e n t .K e y w o
12、 r d s : R e n e w a b l e E n e r g y R e s o u r c e s , S o l a r - w in dS u p p l y , M i c r o c o n t r o l l e r , C o n t r o l l e r , I n v e r te r .Ho me P o we r插图清单图 I 系统原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， ， . . . . ， 1 1 图 2 风光互补发电系统的结构示意图. . . . . . . . . . . . ， . 。 二， 1 3
13、 图 3 风光互补系统优化设计程序框图. . . . . 。 。 . . . . ， 1 8 图 4 风力机功率一 转速特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . ， 二， 二2 0 图 5 太阳能电池输出 特性曲 线及工作点. . . . . . . . . . ， . . . . . . . . 2 0 图 6 扰动观测法原理示意图. . . . . ， . . . . . . . ，. . . . ， 2 0 图 7 扰动观测回探法原理示意图二， . . . . . ， 。 . . . . . . . . 2 1 图 8 风机输出电
14、压对太阳能电池输出电流的影响. . ， . . . . . 2 0 图 9 分别对风电和光电同时进行M P P T 控制. . . . . . . ， . . . . ， 2 2 图 1 0 采用一个M P P T 控制器同时对风电和光电进行控制二， . . ， . . 2 2 图 1 1 主电路结构图 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 图 1 2 B U C K 电路控制结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . .
15、 . 2 6 图 1 3 逆变主电路. . 。 . ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， 2 8 图 1 4 磁感应强度系数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， ， . . 2 9 图 1 5 变压器绕组结构. . . . . . ， 二， ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 图 1 6 机箱外观结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 . . . . . . . . . ， ， 二3 2 图 1 7机箱内部结构. ， . . 。 . ， ， . . . . . . . . ， . 。 . 3 3 图 1 8 基于P I C 1 6 F 7 3 的控制结构. . . . . . . ， . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 图 1 9 P I C 1 6 F 7 3 的最小应用系统 . . . . . . . . . . 。 二， . . . ， . ， . 3 5 图 2 0 主程序流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 ， .
