毕 业 设 计
学生姓名 院 (系) 专 业 题 目
指导教师
学 号 文通学院
330941051
蔡亚
电气工程及其自动化 风光互补路灯系统设计—硬件部分
周凯杰 助教/硕士
2013 年 5 月
淮阴师范学院毕业论文
摘 要： 由于不断增加的能源危机和环境恶化，风和光伏发电是最有前途的新型能源技术。此系统可将风能与太阳能合理的结合互补，风光互补型路灯是利用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，以及风力发电将风能转化为电能，并储存在蓄电池中供负载使用，它是集太阳能光伏技术、风能发电技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体的新兴技术。用MCS-51单片机系统来控制整个电路，在电路中利用光敏电阻来对路灯的开与关进行控制，最后MATLAB对MPPT算法进行仿真比较结果表明，论文所采用的控制方法更优越。
关键词：新型能源,风光互补,MPPT仿真
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Abstract:Due to the increasing energy crisis and environmental degradation, wind-solar hybrid is the most promising new energy technologies. This system can be a reasonable combination of wind and solar complementary, wind and solar street light use of solar energy components of the photovoltaic effect, converting light energy into electrical energy, and wind power wind energy into electrical energy and stored in batteries for load use, it is the solar photovoltaic technology, wind power generation technology, battery technology, the illumination light source technology in one of the emerging technologies. MCS-51 microcontroller system to control the entire circuit, the photosensitive resistor in the circuit to control street lights on and off, finally use the MATLAB for MPPT simulation,prove the best way to control.
Key words: new energy ,wind-solar hybrid ,MPPT simulation
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目 录
1 绪论 ........................................................... 5 1.1 研究背景 ..................................................... 5 1.2 我国太阳能，风能发电的发展趋势 ................................ 5 1.3 本课题研究的意义 ............................................. 6 2 风光互补智能系统的基本原理 ...................................... 7 2.1 传统的风力发电系统的原理 ...................................... 8 2.2 光伏发电系统的组成及原理 ...................................... 9 2.3 蓄电系统 .................................................... 11 2.4 桥式整流、滤波电路........................................... 14 2.5 负载跟踪控制 ................................................ 15 2.6 光源跟踪控制 ................................................ 15 2.7 运行保护控制 ................................................ 15 3 风光互补发电的控制 ............................................ 16 3.1 风光互补发电系统的概述 ....................................... 17 3.2 风力控制器的方框原理图 ....................................... 18 3.3 风力发电控制图策略........................................... 18 3.4 路灯定时控制 ................................................ 17 3.5 风光互补系统时间控制部分的硬件实现 ........................... 18 4 风光互补发电系统工况分析与仿真 ................................. 24 4.1 系统工况分析 ................................................ 24 4.2 风光互补系统的充放电电路 ..................................... 23 4.3 MPPT算法仿真 ................................................ 25 结论 ............................................................. 27 参考文献 ......................................................... 29 附录 ............................................. 错误！未定义书签。
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致谢 ............................................................. 29
1 绪论 1.1 研究背景
随着科学技术的发展，我们的生活更美好，但我们周围的环境越来越差，一次能源的性
质越来越少，所以被迫去寻找新能源。我们发现有统一的能源，能源效率不高，成本相对是比较高的，所以我们必须寻求新的能源互补的技术，合理利用两种或两种以上的互补利用的新能源技术，使各种互补能源的能量储存的能量比较强的情况下，储存的能量释放能量的情况下合理使用能源相对较弱。随着地球资源变得越来越稀缺，基础能源的投资成本上升，以及各种安全和污染问题可谓无处不在，太阳能作为一种“取之不尽，用之不竭”越来越多的环保新能源更重要。
1.2 我国太阳能、风能发电的发展趋势 1.2.1 太阳能发电的发展趋势
长期以来，人们一直在努力研究利用太阳能。可谓是取之不尽，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右,太阳表面的能量相当于全球所需总能量的3-4倍。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。从而产生比地面相对简单的系统，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，的设备部件的强度要求不太高。此外，太阳相比石油，煤炭和其他化石燃料，不会导致“温室效应”和全球气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，许多国家的重视利用太阳能，我们都在竞相开发的各种光学和光电新材料，扩大利用太阳能应用。尤其是在过去的10年中，在石油可开采量日渐见底，两大危机和生态环境日益恶化，越来越多的人期待太阳能时代“，从发电，供热，供水，各种太阳能发电厂，这是广泛使用的，在某些方面，利用太阳能已进入实用化阶段。
1.2.2 风能发电的发展趋
1 风力发电成本将大幅降低
随着风力发电技术的改进，所述风力涡轮机将被越来越便宜和高效的。增加风力发电机组的单机容量在基础设施的投资来降低成本，而且同样的装机容量需要更少数目的机组，这也节约了成本。减少融资成本和有经验的开发者，项目开发成本也可以相应降低。风力发电机组可靠性的改进也减少了运行和维护的平均成本。总体上，风力发电成本将得到大幅降低。 2 技术装备国产化比例必然提高
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本科毕业论文风光互补路灯系统设计 - 图文
