风光互补充电控制系统设计

摘要

进入二十一世纪，人类面临着现实经济和社会可持续发展的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的匮乏，另一方面石油等常规能源带来了一系列的问题，如环境污染、温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。而太阳能和风能被看做是最具代表的新能源和可再生能源，作为这两种能源的高级利用，太阳能发电和风力发电技术受到各国的高度重视。由于风能发电和太阳能发电系统均受到外部条件的影响，仅仅依靠独立的风力或太阳能发电系统经常会难以保证系统供电的连续性和稳定性，因此，采用风光互补的混合发电系统实现稳定连续的供电，成为新能源研究和应用的热点。本文即以风光互补发电为研究对象，设计了一套能够实现风能和太阳能互补发电的家用发电系统。

关键词：可再生能源；风光互补发电；家用系统

ABSTRACT

Entering the 21st century, human beings are facing to realize the sustainable development of economy and society, and energy problem becomes more and more serious, on the one hand, conventional energy is serious short, on the other hand, the development of oil and other conventional energy brings a series of problems, such as the environmental pollution, the greenhouse effect and so on. Only by relying on the progress of science and technology and the large-scale exploitation and utilization of renewable energy and new energy can human solve the problem of energy, and legalize the sustainable development. And solar and wind power are considered the most representative of new and renewable energy. The power technology of solar energy and wind attract world’s attention. Because of wind power and solar power system under external conditions, and only by independent wind or solar power system often hard to ensure the continuity and consistency of power system therefore, using hybrid power system of complementary scenery of complement each other, realize the continuous, stable power supply. Wind-light complementary with its unique advantages become a new energy research hotspot. In order to take wind-light complementary electrical power generation as the research object, I designed a power generating household system to achieve it.

KEY WORDS：renewable energy, wind/solar hybrid generation, household system

目录

第一章绪论 (5)

1.1 课题来源 (5)

1.2 发展情况 (6)

1.2.1风力发电的现状 (6)

1.2.2太阳能发电的现状 (7)

1.3 设计内容 (9)

第二章系统总体方案 (10)

第三章系统电池设计 (13)

3.1太阳能电池的原理 (13)

3.2太阳能光伏电池板的工作特性 (15)

3.3 蓄电池的容量计算 (16)

第四章硬件电路设计 (17)

4.1控制电路原理 (17)

4.2 微控制器 (18)

4.3单片机最小系统 (19)

4.4 显示接口电路 (19)

4.5 电源模块 (21)

4.6 过压检测电路 (21)

4.7继电器控制电路 (22)

4.8 逆变电路 (23)

第五章软件设计 (26)

5.1 主程序流程图 (26)

5.2 电池状态侦测子程序—过压监测流程图 (27)

5.3电池状态侦测流程—欠压检测流程图 (28)

5.4 LCD显示程序的流程图 (29)

5.5 中断子程序流程图 (30)

参考资料 (31)

致谢 (33)

总结与展望 (34)

附录Ⅰ (37)

附录Ⅱ (38)

第一章绪论

当代社会，“电”已经成为人类生活中不可或缺的一个部分，第二次工业革命之后，一个以电能为核心的能源系统被建立起来，覆盖了一切工业生产和人们的平日生活。因此，发电技术已经成为世界关注的焦点。

我国目前最主要的发电方式依然是传统的燃煤火力发电，但是这种发电方式不仅受到资源储量的限制，也对环境产生一定程度上的威胁。于是，我们需要开发一套环保高效的独立发电系统来缓解现状。该系统能够实现由光能和风能为蓄电池充电并满足正常家庭负载的基本需求。

1.1课题来源

随着新能源领域中的风力发电技术和和太阳能发展技术的迅速发展，以及不可再生能源如煤、石油、天然气的大量消耗，可再生能源的开发利用也显得越来越重要。与此同时，风能和太阳能已经逐步进入了人们的生活，并在日后的能源比例中将会占据越来越重的比例。这两种清洁能源是许多国家重点发展的新能源项目，其推广有利于节能减排和可持续发展。

如今，人们的生活已经与电密不可分，无论是农业、工业还是新型的第三产业，用电量都在逐年增加，几乎可以说，没有电能，人民的生活将陷入高度的无秩序状态。也正是因为电力在人们的生活中占的比重越来越大，才使得人们生活的地区差异表现的越来越明显。比如说，我们知道我国的能源分布具有很大的不均衡性，有些偏远地区，如农牧区、山区、沿海以及岛屿等地，部队的边防哨所、邮电通讯的中继站、公路和铁路的信号站、地质勘探和野外考察的工作站，都需要低成本、高可靠性的独立电源系统，因为地方上根本就没有矿物燃料的存储，甚至因为地区偏远，对于燃料的运输都几乎不可能；中国现有7.3亿人口生活在农村，其中5%左右目前还未能用上电。在中国无电乡村往往位于风能和太阳能蕴藏量丰富的地区。因此利用风光互补发电系统解决用电问题的潜力很大。采用