风光互补控制器设计及实验平台搭建

摘要

当今世界，能源枯竭的问题已经成为世界发展的重要问题。如何解决能源危机，是学者研究的重点问题。而新能源的出现，给能源的发展带来了新的希望。新能源的利用，也成为当今研究的热点问题。而在新能源中，风能和太阳能这两种能源在近些年来已经受到了世界各国的广泛重视，并且这两种能源也是应用的最为广泛。独立的风力发电系统或光伏发电系统都存在着自身的缺点和一定的局限性，但是这两种能源却存在着很好的互补性，因此风光互补方式的发电系统应运而生。本文正是在此之上，研究了风光互补发电系统中的控制器及其控制方法，并最后搭建了风光互补实验平台。具体的研究工作如下所示:
　　首先，对独立的风力发电和光伏发电的最大功率点跟踪技术进行了研究。然后对遗传算法，特别是混合编码和并行计算这两个方面进行了详细的研究，最终提出了基于混合并行混合编码的遗传算法的最大功率点跟踪的控制方法。
　　其次，根据风光互补发电系统的特点，设计了一个风光互补控制器，包括总体功能的设计和具体功能电路的设计，并按照硬件电路设计出与其相应的软件程序，从而实现风光互补控制的功能。
　　最后，根据论文中所有的知识和实验室现有的条件、并参考了国外一些实验系统或工程在建设方面的经验，建立了一个小型的风光互补发电系统，主要完成了电气主接线的设计和实验平台的搭建，并对该实验平台的运行方式和供电方式进行了分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 智能微网的发展现状

1．2．2 风力发电的发展现状

1．2．3 太阳能发电的发展现状

1．2．4 风光互补发电的发展现状

1．3 论文的主要工作

第2章 风光互补发电系统相关知识

2．1 风力发电系统相关知识

2．2 光伏发电系统相关知识

2．3 储能装置相关知识

2．4 风光互补发电系统

2．5 本章小结

第3章 风光互补发电系统的能量控制

3．1 控制器的主电路拓扑结构

3．1．1 常用的几种拓扑结构

3．1．2 课题采用的拓扑结构

3．2 风力发电的功率控制策略

3．2．1 风力发电机的功率曲线

3．2．2 风力发电的最大功率跟踪技术

3．3 太阳能发电的功率控制策略

3．3．1 太阳能电池的功率曲线

3．3．2 太阳能发电的最大功率跟踪技术

3．4 基于遗传算法的风光互补控制策略

3．4．1 遗传算法相关知识

3．4．2 基于并行混合编码方式遗传算法的最大功率点跟踪控制策略

3．5 本章小结

第4章 风光互补控制器的设计

4．1 控制器的总体设计框图

4．2 硬件电路

4．2．1 单片机及其最小系统

4．2．2 通信电路

4．2．3 电源电路

4．2．4 液晶电路

4．2．5 键盘接口电路

4．2．6 驱动电路

4．2．7 信号调理电路

4．3 主控模块的软件设计

4．3．1 液晶控制的软件

4．3．2 键盘查询的软件

4．4 功率模块的软件设计

4．4．1 A／D采样程序

4．4．2 太阳能发电最大功率点跟踪程序

4．4．3 风力发电最大功率点跟踪程序

4．5 本章小结

第5章 风光互补实验平台结构设计及实现

5．1 风光互补实验平台的需求分析

5．2 风光互补实验平台布局的设计方案

5．2．1 风力发电系统的设计

5．2．2 光伏发电系统的设计

5．2．3 设备间的布局设计

5．2．4 其他设备的设计

5．3 风光互补实验平台电气部分的设计

5．3．1 电气主接线的设计

5．3．2 多晶硅太阳能组件的接线方式设计

5．3．3 蓄电池组的接线方式设计

5．3．4 双向并网逆变器

5．4 风光互补实验平台的运行方式

5．5 风光互补实验平台实测波形图

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

硕士期间所做工作及所获奖励