【《某风光互补供电系统的硬件和软件设计案例》2900字】

-PAGE21-某风光互补供电系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u22343某风光互补供电系统的硬件和软件设计案例 114061风光互补供电系统的硬件设计 151.1风能发电电路 2239001.2光能发电电路 323731.3电压采集电路 3311481.4单片机控制电路 4195212风光互补供电系统的软件设计 664062.1系统主程序 6292672.2风能发电子程序 8301572.3光能发电子程序 9203942.4蓄电池子程序 976523系统模型建立与仿真 10178443.1光能供电系统的仿真 10258513.2风力发电系统的仿真 1262573.3仿真测试结果与分析 131风光互补供电系统的硬件设计系统所需要的补充电源由风的一部分太阳能，电池部分，数据收集部分和控制部分。系统框图如图4-1所示图4-1风光互补供电系统硬件框图LPC1114太阳能电池板电路中由风力涡轮机产生的电能,并在LPC1114太阳能电池板的控制下转换成电能。在太阳能电池板上通过直流压力电路获得的电能,将为蓄电池充电提供的电能REF_Ref23868\r\h[27]。1.1风能发电电路风力发电电路主要由AC_DC转换电路，DC_DC降压转换电路，MOS驱动电路和继电器开关电路组成。如图4-2所示。图4-2风能发电电路从风力发电集成电路中可以看出,当从风力发电集成电路中获得电能的时候,我们使用整座桥的电路板将得到的直流电流转换成直流电流,得到的直流电流波动非常高,我们需要使用电容器将稳定的直流电流波动转换成直流电流。多个电容器通过使用滤波器和这个连接,电容器的另一端的电量会通过这种方式减少。你可以调整波的灵敏度REF_Ref23907\r\h[28]。电力系统的充放电控制器采用切换电路的开关来控制风能,减压换向电路的功率很小,电路结构简单,可以可靠地控制。转换电路主要是采用智能的算法来控制风能,直接控制电能。具有最佳性能的或储存在蓄电池中。控制基于风力发电,基于采集的风力发电,电路中装有电压信号的跟踪器,电路中装有小功率放大器,可以放大控制信号,然后驱动电路,光电耦合器分离电路中的电压和电流,功率处理单元在开关连续关闭时快速采集能量电容器起着滤波的作用，因此电路可以产生稳定和稳定的电压。到目前为止获得的电能被提供给负载和电池。1.2光能发电电路光伏发电电路的主要组件是直流滤波电路，MOS驱动电路，继电器开关电路等。如图4-3所示。DC-DCBUCK转子电池状的电池形式的转换电路。这些电池都是由太阳能电池制成的。一个设备，一个输入输出电路，一个控制电池REF_Ref23998\r\h[30]。当MOSFET导通时，电感储能元件存储能量；当MOSFET关闭时，电路继续立即流过二极管。电路中的电容器主要用于滤波，因此可以通过DC-DC转换来改善电源质量。在太阳能发电的DC-DC转换电路中，通过使用ZVS零电压切换缓冲电路，可以提高转换效率并且可以减少损耗，从而实现向电池的有效传输。图4-3光能发电电路。1.3电压采集电路系统的控制器为均匀充放电,需要采集风机的实时输入和输出电压,控制器可控制电路,采集电压如图4-4所示。图4-4电压采集电路电力系统是一种运行良好的小型电力系统。在电压监测过程中,防止主电路中的信号干扰,提高整个供电系统的控制能力和可靠性REF_Ref24110\r\h[31]。为了避免外部干扰，控制系统需要将系统的电路板与计算机系统分离。这里使用的线性光耦合器HCNR201的内部结构如图4-5。图4-5线性光耦HCNR201内部结构图在电路中使用时,我们将第三端和第四端、第一端和第二端连接到二极管控制电路中,第三端和第四端的光电二极管工作在反馈回路中,并且能够影响输出的电流。注:1.不仅要将信号完全分离,还要将电路功率和后置电路功率分离。电路的后置放大器和侧置放大器分别使用电源。2.分离电路不能用于测量快速或高频信号的变化,因为该耦合器引入了反馈机制。1.4单片机控制电路论文中风光互补供电系统的控制电路中，单片机使用的是LPC1114，引脚图如图4-6所示。图4-6LPC114引脚示意图LPC1114是一台32位单片机主要频率可达到50MHz。它具有内置时钟单元,无需晶体振荡器,32KB数据存储器,8KB数据存储器,I2C接口,一个RS485/EIA485UART,具有视窗、控制模块、电源模块、ADC和GPIO四十二种功能模块,以及NXP的先进制造技术和配套设备,价格合理,价格约6RMBREF_Ref24240\r\h[33]。如此功能强大的处理器，价格非常亲民，性价比很高，其优点是功耗低，易于使用且成本低廉，并在市场上得到使用。LPC1114的控制电路如图4-7所示。各部分的电源控制电路图如图4-8所示。图4-7LPC1114控制电路图图4-8控制电路2风光互补供电系统的软件设计所选择的电源系统的处理控制器基于微控制器LPC1114控制下的电路各部分的存储。由于自动模块化的结构，硬件和软件都开始了，所以结构更加模块化，可靠性更高。节能系统综合方案的组成部分包括主方案、风力发电方案、太阳能发电方案、风力发电方案、风力发电方案、太阳能发电方案。2.1系统主程序主程序的第一步是初始化整个电源系统，包括初始化LPC1114的内部寄存器，编写系统需要设置的参数，然后逐渐调用每个子例程以完成整个电源的操作的供应系统。主程序流程图如图5-1所示。图5-1主程序流程图2.2风能发电子程序图5-2风能发电子程序流程图当系统启动后,开始对接收到的数据进行采样和校正,然后计算相应的能量,可以通过选择步进电机来提高或降低转速REF_Ref24348\r\h[35]。然后干扰风速,这时，如果能量增加，就应该改变方向。反之,这是不正确的。否则,干扰素会向相反的方向移动,需要改变方向继续使用,直到风扇工作得最好。2.3光能发电子程序5-3光能发电子程序流程图在给定的时间内,微处理器会定期调整PWM的比例,从而实现太阳能电池的太阳能转换,并根据优化的跟踪策略找到最大功率点REF_Ref24518\r\h[36]。2.4蓄电池子程序锂电池的充电控制器分为平井坚阶段，第一阶段是电池电压在4.2V以下，可以暂时充电，充放电电流状况，第二阶段是电池充电阶段，电池工作在4.2V，可以暂时充电，可以放出放电电流。在4.2V时,由于较高的锂电池特性会损坏充电器,充电器保持电压为4.2V时,充电器电流会降低,当下降到值时(这通常用于设置电流),充电电路断开,充电完成,充电完成。6系统模型建立与仿真由于实际的系统测试没有条件，因此本论文使用MATLAB/Simulink来模拟风能和太阳能的系统。3.1光能供电系统的仿真通过MATLAB下的Simulink仿真模块，建立太阳能供电系统的数学模型下的模如图6-1所示。图6-1太阳能光伏系统模拟仿真其中太阳能电池的外部封装模型如图6-2所示。图6-2太阳能电池外部模型图6-3太阳能电池模型如图6-2所示是太阳能电池的外部模型，太阳能电池模型的内部封装如图6-3所示，定义了Ⅰm、Vm、Voc、Ⅰsc、Sref、Tref、a、b、Rs,等参数，其他参数如图6-4所示REF_Ref24701\r\h[37]，其中，Im——功率点峰值电流，单位A;Vm—功率点峰值电压，单位V;Voc——开路电压，单位V;Ⅰsc——短路电流，单位A;Sref——参考日照强度，一般情况下取1000w/m2Tref——参考温度，一般情况下取C;a——阳光下参考的当前温度系数，单位/C;b——阳光下参考电压的温度系数，单位/C;Rs——串联电阻，单位Q。图6-4太阳能电池的内部封装模型3.2风力发电系统的仿真图6-5风力系统的模型图6-6风力转换系数模型根据风力发电系统的第三阶段设计，超过分数，发电机的输出功率继续被使用。这种控制方法可以确保发电机输出功率不超过额定风速,并防止系统输出影响到电路的其他模式REF_Ref24750\r\h[38]。3.3仿真测试结果与分析风力发电系统和太阳能发电系统构成了系统的仿真电路,本文采用的电池效率最高为10w。根据太阳能发电的特性，设定在1000w/m2，温度分别为10°℃、25°C和在40°C