《2017毕业论文-应用于小型风光互补发电系统中蓄电池充放电装置的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017毕业论文-应用于小型风光互补发电系统中蓄电池充放电装置的设计（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本科生毕业论文（设计）任务书 应用于小型风光互补发电系统中的蓄电池充放电装置的设计一. 论文（设计）的主要内容（1）熟悉题目要求，通过查阅相关科技文献，初步拟定设计方案;（2）对所选方案论证与确定、并进行技术经济分析；（3）绘出详细的主回路电路图和控制电路图；（4）对主电路电气装置及电器元件的选型要有简单的计算书；（5）详细的设计说明书；（6）翻译一篇与自己所学专业或设计有关的英文资料（英译汉）。二. 论文（设计）的基本要求（1）系统分为充电装置和放电装置； （2）光伏充电装置；主要由DC-DC变换装置组成； （3）风力充电装置：主要由AC-AC及AC-DC变换装置组成；（4）放电装置：蓄电池
2、储存的直流电能通过DC-AC变换变为交流，供给负载；（5）设计各自的主电路图；（6）控制系统采用SG3525、AT89C51等单片机作为控制核心。 目 录中文摘要及关键词1英文摘要及关键词2第一章 绪 论31.1 能源状况31.2 风、光发电的发展状况31.2.1 风力发电和太阳能发电的特点31.2.2 风光互补发电的提出41.3 选题意义和国内外研究状况51.4 小结6第二章 蓄电池72.1 蓄电池的类型72.2 铅酸蓄电池充放电原理82.3 蓄电池的充放电特性82.4 蓄电池充放电方式92.5 风光互补发电系统构成及原理102.6 小结11第三章 光伏单元充电电路设计123.1 充电电路拓
3、扑结构及方案选择123.2 主电路的设计133.3 控制电路原理与设计153.3.1 控制电路方案比较及选择153.3.2 SG3525各引脚具体功能163.3.3 SG3525芯片特点如下163.4 驱动电路设计173.4.1 驱动电路方案比较与选择183.4.2 驱动电路工作原理183.5 小结19第四章 风力单元充电电路设计204.1 系统组成204.2 主电路结构204.3 控制电路214.3.1 系统组成214.3.2 直流电压检测214.3.3 单片机214.3.4 PWM波的产生214.4.5 驱动电路214.4 小结22第五章 逆变器设计235.1 逆变器的系统构成235.2
4、主电路设计235.3 控制电路设计245.3.1 单片机245.3.2 检测电路255.3.3 驱动电路265.4 小结27总结与展望28参考文献29致 谢30附录31附录33 中文摘要及关键词摘要；本文在分析国内外对风光互补系统研究的基础上，对风光互补系统有了初步的认识，并对蓄电池的充放电过程及装置进行了深入的研究。在光伏单元的充电设计中，主电路采用降压斩波电路，控制电路采用了SG3525芯片；在风力单元充电设计中，主电路采用三相不可控整流电路，控制电路运用了SG3525芯片，驱动电路运用了ZXB841；对于蓄电池放电装置，采用了AT89C51芯片，设计了逆变器的主电路及其控制电路。关键词：
5、风光互补；光伏充电；风力充电；逆变器英文摘要及关键词Abstract：On the basis of the analysis of the research about wind and solar energy complementary system at home and abroad, this thesis has a preliminary understanding of wind and solar energy complementary system and makes deep researches on the charging and discharging pro
6、cess of the battery and its device.In the design of charging in photovoltaic cell, the main circuit adopts the buck-chopping circuit, the control circuit adopts SG3525 chip; in the design of charging in wind turbine unit, the main circuit adopts three-phase uncontrolled rectifying circuit, the contr
7、ol circuit uses SG3525 chip , the drive circuit uses EXB841; meanwhile battery discharge device adopts AT89C51 chip and designs the main circuit and control circuit of the inverter.Key words：Wind and solar complementary；Photovoltaic charging；Wind charging；Inverter第一章 绪 论1.1 能源状况能源是人类赖以生存的五大元素之一，是国民经
8、济和社会发展的重要战略物质，是经济发展的“火车头”，能源已成为制约国民经济发展的重要因素。当前在生产和生活中起重要作用的能源主要有五大类：煤炭、石油，天然气水和核裂变能。这些能源被称为常规能源，目前世界上能源的消耗几乎全靠这五大能源来供应。随着世界经济的深入发展和国际工业化的进程，世界各国对能源的需求越来越大。虽然，人类的技术进步旨在提高能源的利用效率、减少能源的消耗，但现今的能源生产量依然满足不了人类发展的需求，全球范围内的能源危机也日益突出。经过第一次世界范围内“石油危机”的冲击，人类认识到地球蕴藏的矿物资源是有限的，总有一天会被耗尽，现实也告诫人们，要生存就必须寻求开发新能源。人类日益增
9、长的环境保护意识和提高生活质量的需求，要求减少常规能源对环境的污染，优先发展清洁能源。目前煤炭，石油，天然气等能源开采利用中大量排放出的CO2 、SO2烟尘及汽车尾气是造成世界环境污染的主要原因之一。许多国家通过立法，强制性地增加高效、清洁的新能源及可再生能源比例，限定CO2 、SO2和烟尘排放量，增收排污费等措施有利地促进了新能源和可再生能源的发展。1997年12月，在日本京都召开的全球气候变化缔约方会议上达成了对发达国家减排 的协议，协议要求在2008-2012年期间将 排放量限制在比1990年低6-8的水平上。我国人们在生活水平达到小康之后，开始更加注重生活质量和环境保护，治理污染、发展
10、清洁能源已是人们的普遍要求。和常规能源相比，可再生资源不污染环境，更不会破坏生态，取之不尽，用之不竭。为了缓解能源危机，随着环境保护的呼声不断高涨，世界各国政府都在从社会经济发展的战略角度对能源结构进行调整。纷纷制定自己的能源政策，除了充分利用现有的传统能源外，都在大力研究开发新能源，给新能源开发以特殊优惠政策和政府税收补贴，从而使风能、太阳能、潮汐能、地热能等的开发利用得以迅速发展。在众多的可再生能源中，光伏发电及风力发电是最有发展前景的两种能源技术。这是基于太阳能和风能的五个优点：(1)取之不尽，用之不竭；(2)就地取材，不需运输：(3)分布广泛，分散使用；(4)不污染环境，不破坏生态：(
11、5)周而复始，可以再生。太刚能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态(如沙土地面、植被地面和水面)对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能1。1.2 风、光发电的发展状况1.2.1 风力发电和太阳能发电的特点光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高。风电系统是利用风力发电机，将风能转换成电能，然而通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对用电负荷供
12、电的一套系统。该系统的优点是系统日发电量大，造价低，运行维护成本低。但是风电和光伏发电系统都存在一个共同的缺陷，就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡，风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但每天的发电量受天气的影响很大，会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因2。1.2.2 风光互补发电的提出上述分析了风能、太阳能的特点，作为可利用的自然可再生能源，二者在转换过程中都受季节、地理和天气气候等多种因素的制约。但是，二者的变化趋势基本相反，扬其两者各自之长，补其各自之短，相互配合利用，因地制宜，能发挥出各自最大的作用。在以电能为主要的能源消耗
13、方式的当今社会，人们对电的依赖越来越强。特别是在远离电网的地区，独立供电系统成为人们最需要的动力源。结合风能、太阳能的特点，综合利用风力发电和太阳能光伏发电技术而建立的风光互补发电系统无疑是解决这一重大问题的最佳方案。对于偏远地区生活和工作的人们而言，一般情况下用电负荷不大，所以采用电网输送电力就不合理，应当选择在当地直接发电，现在常用的供电方案就是采用柴油发电机，但是柴油的储运相对于偏远地区来讲成本太高，而且难以保障持续供电。所以柴油发电机只能作为一种短时的应急电源，要解决长期稳定可靠的供电问题，只能依靠当地的自然资源。太阳能和风能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源，而且两者在时间
14、变化分布上有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，到了晚上，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能有所加强；在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性3。图1-1 风光互补发电系统在风能、太阳能单独用于发电的系统中，由于风能、太刚能的稳定性较差，为了能够提供连续稳定的能量输出，无论是光伏发电系统还是风力发电系统都要引入能量储存环节用以调节系统的能量供求平衡。能量储存的方式有很多种，如机械储能、化学储能和热储能等，其中，最适合的，也是应用最为广泛的是利用蓄电池的化学储能方式。虽然，目前风电和光电系统通过引入蓄
15、电池储能设备后能够稳定供电，但是系统每天的发电量受天气的影响很大，会引起系统的供电和用电负荷的不平衡，从而导致蓄电池处于亏电状态或过充电状态，长期运行会降低蓄电池的使用寿命，增加系统的维护投资。考虑到风电和光电系统在蓄电池组的管理和能量控制环节是可以通用的，所以风光互补电源系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，即可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求，风光互补电源系统都可做出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该说，风光互补发电系统是合理的独立发电系统4。1.3 选题意义和国内外研究状况在我国的某些偏远山区，由于经济的落后和交通的制约，至今都还没有实现通电，这里的人们对电的渴望极其迫切。因此解决他们的用电问题对稳固地方经济建设、增进国家稳定等具有重要的意义。如在已经实现通电的很多山区大多采用电网送电和当地柴油或汽油机组发电。然而由于地理位置原因，架线
