开题报告-基于AVR单片机的微风发电充电控制器设计.doc

南阳理工学院毕业设计（论文）开题报告 电子与电气工程 学院 电子信息工程 专业 课题名称：基于AVR单片机的微风发电充电控制器设计 学生姓名： 学 号： 指导教师： 报告日期： 2013年1月7日1本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述 （1）、本课题主要涉及问题：能量的来源直接制约着无线传感器等设备在煤矿井下等环境中的应用，如何把巷道内存在的微风能量转变为电能，以及对产生的电能储存和控制应用是本设计要解决的问题。（2） 、国内外的研究现状及发展前景：风能是一种有很大潜力的新能源，它清洁无污染，取之不尽用之不竭。利用风力发电前景光明，既没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，所以风力发电正在世界上形成一股热潮。很多国家（比如丹麦、瑞典、苏联、美国等等）都很重视利用风力发电，其中丹麦是世界上第一个运用风能进行发电的国家。在世界各国大力开发风力能源的情况下，越来越多的风力发电装置投入运行。风力发电技术的趋势是重量更轻，结构更具柔性，适用环境条件更宽松广泛。目前，随着中国经济的迅猛发展，对能源，尤其是对电的需求量大幅上升，这将给能源的供求带来极大的压力。因此中国要大力开发利用新能源，其中风能利用已经有了一定的应用和发展，商业化机组的单机容量越来越大，风力发电的成本进一步降低，这为风能的大规模开发利用提供了广阔的前景。煤矿巷道内风力资源丰富，足以提供稳定的电能供给智能管理系统。但是在巷道内微风能量发电方面，国内还没有相关方面研究的公布。而在巷道内采用微风能量发电，然后用于其它智能器件的电力供给，不仅在成本上要远远低于铺设电缆，而且在维护上也很方便，便于在巷道等狭小空间普遍应用，因此本课题具有相当大的发展前景。2本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析（1）、任务要求：1）查找与本研究项目有关的材料。2）学习研究风力发电的原理并设计出发电系统。3）设计出智能控制系统的原理结构图。4）选择智能控制系统电路中元件的类型参数，作出原理图。4）用Proteus软件对智能控制系统电路进行仿真，分析结果并进行调试和改进。最终画出PCB板。6）根据可行性作出实物，并进行最终调试。（2）、可行性分析：1）研究的必要性：由于巷道内铺设电缆很麻烦而且维护费用高，巷道内风力资源丰富。收集起来发电作为智能管理设备的能量来源，对于矿井内的无线通讯等都非常有用。2）设计原理可行性：巷道内风速比较稳定，可以给风力发电机提供足够风力资源用于发电。而且用水平轴风力发电机提供0.5W的电力，风力发电机占用空间很小，很方便矿井内的普及应用。 3）知识能力的可行性：通过平时所掌握硬件设计能力和实际的专业，虽然我的模拟电路、高频电路、通信电路基础等基础知识不太扎实，但我相信通过我的努力我一定能做好本次毕业设计。4）实验条件的可行性：学院具备该方面的实验室与试验测试设备，毕业设计试验器件，并且在老师的精心指导下，按照研究课题设计要求经过设计、调试与测试分析，一定能够按计划完成研究任务的系统设计指标的要求，理论与实际相结合起来。3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路（1）、关键问题（包含系统设计指标）：1) 选择什么型号的螺旋桨把风能收集起来；2) 选取符合设计要求的微型发电机；3) 发出的电能如何达到功率等的要求；4) 对于收集起来的电能如何稳压；5) 怎么蓄电池的过充保护；6) 怎么以最大效率给蓄电池充电；7) 可行性通过后，进行实物制作。（2）、主要功能模块：1) 微风能量发电模块；2) 智能充电控制模块；3) 储能模块；（3）、解决思路：第一步：收集巷道内的微风能量用于发电。目前风力发电机有水平轴和垂直轴两种风力发电机.水平轴风力发电机比垂直轴风力发电机能量利用率高,另外垂直风力发电机启动能力差。考虑到巷道内的特殊环境条件，选用水平轴风力发电机具有占用空间小，安装方便等优点，所以选择水平轴风力发电机。第二步：由于巷道内的风力不是恒定的，风力过大时，发电机发的产生的电流大于电路所能承受的最大电流时，为防止损毁元器件，要设计保护电路。发电机产生的电流在电路承受范围内时，由于风力发电机产生的电流不稳定，故需要设计或选用能量控制模块，用于对采集到的能量进行智能控制，如稳压等。 第三步：对能量进行收集，运用蓄电池储能元件对收集到的能量进行储存。设计出智能快速充电单元，以最佳功率对蓄电池充电。当发电功率过大时候要考虑蓄电池的过压保护并设计出过压保护单元电路。并能向外电路稳定输出电流。4完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法（1）南阳理工学院电子与电气工程学院实验室中的风力机，测风仪，电源，万用表，计算机等必要设备。（2）技术支持：源动力电子网 。 （3）主要参考资料： 1久保 大次郎 （姚兴佳 王益全 译).小型风力发电机设计与制作.科学出版社，2012.7 2姚兴佳 宋俊.风力发电机组原理与应用（第二版）.机械工业出版社.2011.6 3秦鸣峰.蓄电池的使用与维护.化学工业出版社.2009.7 4桂长清等.实用蓄电池手册.机械工业出版社2011.1 5 马潮. AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践（第2版）M.北京：北京航空航天大学出版社，2011 6齐志远.小型风力发电系统能量管理集成控制的研究. 中国知网 2009年12期 5完成本课题的工作方案及进度计划第一阶段：下达任务，熟悉要求，查找资料 1-4周第二阶段：设计硬件电路原理图并进行Proteus仿真 5-8周第三阶段：进行pcb电路制版及电路调试 9-13周第四阶段：撰写论文 14-15周第五阶段：答辩 16周6指导教师审阅意见指导教师（签字）： 年 月 日7学院毕业设计（论文）工作领导小组评审意见 领导小组组长（签字）： 学院（签章） 年 月 日说明：1. 本报告必须由承担毕业设计（论文）课题任务的学生在接到