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1、 电 子 科 技 大 学 UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA 专业学位硕士学位论文 MASTER THESIS FOR PROFESSIONAL DEGREE 论文题目 微电网主控系统的设计与实现 专业学位类别 工程硕士 学 号 201251070107 作 者 姓 名 周 旭 指 导 教 师 王冰峰 副教授 分类号 密级 UDC 注 1 学 位 论 文 微电网主控系统的设计与实现 （题名和副题名） 周旭 （ 作者姓名） 指导教师 王冰峰 副教授 电子科技大学 成 都 梁建文 高 工 东方日立（成都）电控设备有限公司
2、 成都 （姓名、职称、单位名称） 申请学位级别 硕士 专业学位类别 工程硕士 工程领域名称 控制理论与控制工程 提交论文日期 2016.03 论文答辩日期 2016.5 学位授予单位和日期 电子科技大学 2016 年 6 月 答辩委员会主席 评阅人 注 1：注明国际十进分类法 UDC的类号。 Design and Implementation of micro grid master control system A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major
3、: Master of Engineering Author: Zhou Xu Advisor: Associate Professor Wang Bingfeng School: School of Automation Engineering 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月
4、 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要 I 摘 要 微电网能够利用可再生能源发电 从而 缓解当前社会的用电紧缺，在大 电网出现故障时 又能 保证重要负荷的不间断供电，因此 微电网以其可靠性高、效率高、控制性能优良等成为当前的研究热点。 而实现微电网 中各微电
5、源以及负载的自动切换是实现微电网智能控制 的重要环节之一。 论文首先对微电网的设计与实现的意义进行讨论， 对国内外的技术发展现状以及趋势进行了简单描述， 并简单概述了微电网的概念 。 然后对微电网的原理及需求进行了详细的阐述，详尽的将其基本结构以及软硬件需求做了描述，并提出了论文的研究方案，接着 对 微电网 系统的拓扑结构进行了设计 ，在此基础上，设计了微 电 网系统 的 总体控制策略 。其次， 对 基于 STM32F407 系列的 MCU 设计了相关硬件 平台以及 对 微电网系 统的控制软件部分进行详细设计 。 在设计上采用控制领域常用的 C 语言进行程序设计，程序代码主要在 STM32F4
6、07 以及其外围电路和接口电路 组成的主控 平台上完成。软件实现主要包括对设备初始化模块、通信模块、控制模块等模块的功能进行流程图设计、算法讨论以及软件编程。通信模块设计到的主要通信方式为 RS485 和 RS232。 RS485 通信协议采用行业通用的MODBUS 协议，便于与外界设备进行通信； RS232 通信协议主要用于工程技术人员通过上位机对系统的调试使用。 最后 ，按照总体控制策略， 在企业实验室搭建了微网系统以及负载系统 ， 并且 实现了 负载 的自 动控制，实验证明了上述设计的正确性 。 关键词 ：微电网 系统 ; STM32F407 设计 ; 负载自动控制 ; 通信模块设计 ;
7、 数字 PI 控制 电子科技大学硕士学位论文 II II ABSTRACT Micro-grid can use renewable energy to generate electricity that alleviate the current power shortage and ensure uninterrupted power supply critical loads when power grid fails, therefor, for the advantage of its high reliability, high efficiency and excellent c
8、ontrol performance, micro-grid come to be the current study central issue. And the achievement of the micro-micro-power grid and automatically switches the load is one of the important sectors to achieve intelligent micro-grid control. First of all, the significance of the design and implementation
9、of micro-grid is discussed, a brief description on the current situation and trend of technological development at home and abroad and a brief overview of the concept of micro-grid have been done. Then elaborate the principle and the needs of micro-grid, its basic structure and hardware and software
10、 needs are also elaborated. Proposed thesis research programs, on the basis of the design of the topology of the micro-grid system, the overall control strategy of micro-grid system is designed. Secondly, the hardware platform and the software part of the micro-grid control system are designed base
11、on STM32F407 series MCU. The C language is used and the program code is mainly done on STM32F407 and its peripheral circuit and interface circuit of the main platform. Software implement include the flowchart design, device software programming and algorithms discussed of initialization module, comm
12、unication module, control modules and other modules. The main means of communication involved of the communication module set for RS485 and RS232. RS485 communication protocol uses common industry MODBUS protocol for easy communication with external devices. RS232 communication protocol is mainly us
13、ed for debugging through the host computer system engineering and technical personnel. Finally, in accordance with the overall control strategy, set up the micro-grid system and load system in corporate laboratories, and realize the automatic control of the load. The experiment proves the correctness of the above design. Key words: Micro-grid system; STM32F407 design; automatic load control; communication module; digital PI control目录 III 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 背景与意义 . 1 1.2 国内外微电网研究现状 . 2 1.2.1 美国的微电网研究 . 2 1.2.2 欧洲的微电网研究 .
