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微电网平台的搭建与风光互补控制器的优化设计

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微电网平台的搭建与风光互补控制器的优化设计

作者：程晨太原理工大学

学位级别：硕士

本课题是2013年科研基地建设——微电网控制设计平台项目的主要组成部分。现今社会,由于能源危机、环境问题的持续增剧,国内越来越多的专家学者已将研究方向放在了新能源发电。再切合目前我国存在一些偏远山区电力供应不足的实际问题,... 详细信息

本课题是2013年科研基地建设——微电网控制设计平台项目的主要组成部分。现今社会,由于能源危机、环境问题的持续增剧,国内越来越多的专家学者已将研究方向放在了新能源发电。再切合目前我国存在一些偏远山区电力供应不足的实际问题,以及现在比较热门的家庭微电网概念的提出。本课题依托于这些大背景,在北京某高校的实训室内搭建一个微电网供电平台,旨在模拟在电力缺乏的偏远山区或在家庭中进行自发电、自用电的新颖模式。本文首先根据要搭建微电网平台的功能需要,并结合周围的环境条件,对供电平台进行总体的规划。选择清洁能源风能、太阳能以及氢气燃料作为微电网的电源点,选择铅酸蓄电池进行储能,通过控制器对蓄电池进行合理充电,由蓄电池经过逆变器逆变后,供给实训室内各交流负载使用。同时对微电网内设备进行选型确定,并进行了实际的搭建工作,通过对系统运行的成功调试,实现对实训室内的用电负荷进行供电的功能。对微电网平台的监控系统进行设计。课题是模拟在电力供应不发达的偏远山区,因此在远离发电现场的地方进行实时监控就显得十分重要。根据供电平台的实际情况对监控系统的整体硬件架构进行了设计,对传感器／变送器、数据采集卡进行选型,最后在LabVIEW开发环境下对上位机监控系统分四个部分(数据采集卡通讯、控制器通讯、数据的实时保存以及监控界面)进行了程序开发。之后通过观察微电网供电平台运行一段时间后保存在数据库中的数据,发现由于风能、太阳能的不确定性,当风力发电机与太阳能电池板的输出电压低于蓄电池电压时就不能对蓄电池充电,浪费了资源：而且一旦蓄电池过放时,就不能正常工作,导致供电平台就不能供电。由此提出要对风光互补控制器进行优化设计。先对主电路的硬件拓扑结构进行选择,然后对各部分硬件电路,包括升压电路、驱动电路、卸荷刹车电路以及控制电路、通讯电路等等部分进行了设计。再对控制器软件实现部分进行开发,分别对系统主程序、蓄电池充电管理程序、PWM信号产生程序、A/D转换程序和通讯部分的程序进行了设计。最后通过Proteus软件对蓄电池的充电主电路进行了仿真验证,以及通过Keil和Proteus软件的联调对控制电路的功能进行了仿真验证。最后根据控制器的原理图进行了PCB的设计,并印刷后完成元器件的焊接,再将程序下载到控制电路中,完成小功率的风光互补控制器的研制。利用实验室现有的设备搭建了一个小功率的风光互补发电系统,并对控制器的低压充电、市电切换等功能进行实验测试,证明了控制器能够实现预定的功能。

关键词：微电网监控风光互补控制器低压充电市电切换

基于云计算的GPRS风光互补控制器监控系统的设计与实现

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阜阳师范学院学报（自然科学版） 2016年第4期33卷 74-77,92页

作者：赵小龙张为民安徽工业经济职业技术学院计算机科学技术系安徽合肥230051 合肥为民电源有限公司安徽合肥230088

本文设计一种基于云计算的GPRS风光互补控制器的监控系统,该系统由云服务器端程序、客户端监控程序、风光互补控制器、GPRS模块等构成,风光互补控制器采用单片机完成风机、太阳能电池板的数据采集,数据通过GRPS模块发送到云服务器,云服... 详细信息

本文设计一种基于云计算的GPRS风光互补控制器的监控系统,该系统由云服务器端程序、客户端监控程序、风光互补控制器、GPRS模块等构成,风光互补控制器采用单片机完成风机、太阳能电池板的数据采集,数据通过GRPS模块发送到云服务器,云服务器程序和客户端监控程序交互,完成数据的下发和采集,通过云服务器,提高了程序的读写能力,监控性能得到了优化和提高,简化了现在工业监控GPRS复杂的配置程序,提升了监控性能,减少了维护成本,随时随地实现远程控制器的故障排除,企业在实际应用中,性能稳定可靠。

关键词：云计算 GRPS 风光互补控制器监控系统

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基于MPPT的风光互补控制器系统设计研究

电子元器件与信息技术 2019年第5期3卷 106-109页

作者：张倩田恒新中国石油大学胜利学院机械与控制工程学院国网山东省电力公司东营供电公司

科学技术的发展使人们对太阳能以及风能等新能源开发利用方面有了无限的设想,而随着我国科研人员的不断努力与探究,这些新型能源已经在我国的各个领域得到了广泛的应用。而基于MPPT的风光互补控制器能够有效的将以太阳能和风能为代表的... 详细信息

科学技术的发展使人们对太阳能以及风能等新能源开发利用方面有了无限的设想,而随着我国科研人员的不断努力与探究,这些新型能源已经在我国的各个领域得到了广泛的应用。而基于MPPT的风光互补控制器能够有效的将以太阳能和风能为代表的新能源存在的不稳定性有效规避。以路灯为例,本文就基于MPPT风光互补控制器系统地设计进行探究,并提出若干意见以望得到参考。

关键词： MPPT技术风光互补控制器系统设计

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基站用风光互补控制器的设计

电子制作 2014年第8X期22卷 55-56页

作者：刘娇娇王致杰张笙瑞徐涛陈丽娟苏新霞上海电机学院电气学院上海200240

我国的电网覆盖旺旺不能满足通信基站的需求,在偏远地区利用风能和太阳能供电是个很好的选择。结合实际通信基站的需求,设计了风光互补控制器的一次回路电路。利用ATMEGA48芯片实现对蓄电池的充电,欠压保护、过压保护和过载保护。最后... 详细信息

我国的电网覆盖旺旺不能满足通信基站的需求,在偏远地区利用风能和太阳能供电是个很好的选择。结合实际通信基站的需求,设计了风光互补控制器的一次回路电路。利用ATMEGA48芯片实现对蓄电池的充电,欠压保护、过压保护和过载保护。最后试验测试显示风光互补控制器能稳定、可靠的运行。

关键词：风光互补控制器蓄电池 ATMEGA48 基站

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基于TMS320F2812DSP风光互补发电系统控制器的研究

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基于TMS320F2812DSP风光互补发电系统控制器的研究

作者：刘艳芹湖北工业大学

学位级别：硕士

风光互补发电系统作为新能源技术应用的重要组成部分越来越受到人们的青睐,所以将此作为新能源研究的切入点,进行一些有益的尝试和探索。本文从太阳能电池的光生伏打效应入手,推导出太阳能电池的U—I曲线,并以此作为最大功率跟踪(MPPT)... 详细信息

风光互补发电系统作为新能源技术应用的重要组成部分越来越受到人们的青睐,所以将此作为新能源研究的切入点,进行一些有益的尝试和探索。本文从太阳能电池的光生伏打效应入手,推导出太阳能电池的U—I曲线,并以此作为最大功率跟踪(MPPT)技术的理论基础。针对小风机的发电技术也存在的MPPT技术,文章进行了统一性研究,给出了新的控制策略——变步长扰动观察控制。为了提高系统的充放电效率,文章还对三段式充放电、均衡充电、温度补偿等蓄电池充电理论进行了阐述。根据上述理论,结合工程实际,设计了风光互补控制器的电路。利用电压霍尔和电流霍尔实现了风机电压、太阳能电池电压、蓄电池电压和充电电流的实时采样,利用TMS320F2812DSP的EVA与AD模块软件实现对蓄电池欠压、过压、运行等模式的智能充放电管理。针对风力发电机的输出电压波动大的问题,系统提供了硬件和软件的风机过速智能保护系统。本系统采用MPPT的控制策略提高了整个系统的效率,设计提供了一套LCD显示界面和一组LED指示灯增强系统管理的友好性。为了解决风光互补控制器芯片的供电问题,设计了一套以UC3843PWM芯片为核心的反激式辅助电源。该电源用硬件实现了电流内环、电压外环的双环控制策略,提高了系统供电的可靠性和稳定性。研制出了一台风光互补控制器样机,进行了有关实验、检测与调试。实验波形和数据都显示该系统运行稳定可靠,达到了设计要求。该方案可为风光互补控制器的工程设计提供一定的参考。

关键词：风光互补控制器最大功率跟踪变步长扰动观察法

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基于遗传算法的风光互补功率控制方法的研究

基于遗传算法的风光互补功率控制方法的研究

作者：李思思哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

本课题来源于黑龙江省自然科学基金项目。清洁能源的利用仍然是当今社会最为关注的问题,当下雾霾天气的日趋严重以及随着大家对PM2.5的深入了解,使得广大人民迫切希望我们的居住环境得以改善,而空气污染的最重要的原因之一就是我国在工... 详细信息

本课题来源于黑龙江省自然科学基金项目。清洁能源的利用仍然是当今社会最为关注的问题,当下雾霾天气的日趋严重以及随着大家对PM2.5的深入了解,使得广大人民迫切希望我们的居住环境得以改善,而空气污染的最重要的原因之一就是我国在工业化进程中对传统能源的过量消耗。安全、可靠、可循环利用的能源当数风能和太阳能,而在我国,太阳能和风能这两种资源十分富裕。由于太阳能和风能天然的此消彼长的互补性,所以将两者结合起来进行发电的优势要明显大于单一能源发电。目前风光互补发电系统的转换效率还比较低,利用最大功率跟踪技术提高太阳能和风能的利用效率,是推动风光互补发电产业降低成本和大面积应用的有效途径。本文深入分析了风能和太阳能发电系统最大功率跟踪的原理和方法,根据课题中搭建的风光互补发电控制系统的实测参数,建立了光伏电池板以及风力发电机的输出功率数学模型。本文针对现在发电站几种常用的最大功率跟踪方法的震荡问题和实时性差的问题,基于改进的遗传算法研究了一种风光互补发电系统最大功率实时跟踪的有效方法,跟踪速度快,求解精度高,实时性强,并对该算法的相关数据及其适应性进行了分析。本文对课题中设计的风光互补控制器的相关电路也做了较为详细的介绍。

关键词：最大功率跟踪遗传算法风光互补发电风光互补控制器

独立运行风光互补发电系统能量管理与系统容量匹配优化

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独立运行风光互补发电系统能量管理与系统容量匹配优化

作者：陈玄一沈阳工业大学

学位级别：硕士

采用风能和太阳能相结合的发电方式充分地利用了各自能源的优势，实现了能量的互补，与单一的能源相比有很好的能量输出稳定性。风光互补发电系统的能量管理和系统容量优化匹配研究对充分利用可再生资源，具有重要的理论价值和现实意义... 详细信息

采用风能和太阳能相结合的发电方式充分地利用了各自能源的优势，实现了能量的互补，与单一的能源相比有很好的能量输出稳定性。风光互补发电系统的能量管理和系统容量优化匹配研究对充分利用可再生资源，具有重要的理论价值和现实意义。因此，本文探索研究了蓄电池剩余容量的估算方法，采用单片机对独立风光互补发电系统的能量管理系统进行软硬件的设计和实验，并采用模糊控制技术对系统进行了仿真研究，主要包括以下研究内容：首先，通过查阅相关文献，深入研究了蓄电池剩余容量检测的各种方法，找出了各个方法的优势与劣势，提出了一种基于多元自适应回归样条算法的蓄电池剩余容量估算模型，通过实验加以验证，为整个风光互补发电控制系统能量管理奠定基础。其次，为提高风光互补发电系统的效率，定义了系统的六种运行状态，采用模糊控制理论对风光互补发电系统的能量管理系统进行了设计，以蓄电池剩余容量和系统功率差为输入条件，系统的运行状态为输出控制;为简化单片机运行推理出控制简表，并利用MATLAB对设计出来的控制表格进行仿真，验证可行性。再次，在传统的系统容量配置模型上，充分考虑蓄电池的充放电次数、深度和速率的基础上充分利用风光互补特性，提出了一种改进的风光互补发电系统容量配置的数学优化模型。以实际地区的数据，利用HOMER软件对传统和新提出的数学优化模型进行对比，进而证明改进算法的优越性。最后，以MC56F8245VLD为控制芯片，设计外围电路，开发出控制器的硬件部分;采用提出的模糊控制算法为控制策略的核心进行软件编程;并对控制器进行调试;最后用实验验证模糊控制策略的可行性。

关键词：蓄电池剩余容量估算模糊理论风光互补控制器容量匹配

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基于MBD的风光互补系统的设计与实现

基于MBD的风光互补系统的设计与实现

作者：刘鹏西京学院

学位级别：硕士

随着以嵌入式设备为依托的智慧工业的发展,硬件工程师将面临巨大的挑战。如:仅仅对其嵌入式底层库文件的编写将耗费其大量精力。若在嵌入式系统的设计中能够利用模块化的思维进行开发,工程师就能够将重点放入算法的设计中来。而基于模... 详细信息

随着以嵌入式设备为依托的智慧工业的发展,硬件工程师将面临巨大的挑战。如:仅仅对其嵌入式底层库文件的编写将耗费其大量精力。若在嵌入式系统的设计中能够利用模块化的思维进行开发,工程师就能够将重点放入算法的设计中来。而基于模型的开发方法以其开发效率高,代码可复用性强等优点在行业中被广泛采用。本文就是采用MBD(Model Based Design)方法进行风光互补电源系统的开发。本设计以风光互补为例,从基于模型的设计方法入手,通过快速控制原型最终设计出了风光互补控制器。主要内容如下:在硬件电路设计方面,风光互补控制器采用升压拓扑电路。首先,为了实现对风能、太阳能的MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制而对太阳能、风能的输出进行电压、电流采样;为了通过PWM的控制使主电路的输出保持稳定而对输出电压、电流进行采样。其次,通过对最小控制系统的电路设计,使得系统能够通过J-Link进行程序下载和程序调试。本设计采用基于模型的方法进行设计,利用Simulink、STM32 Cube MX等软件对嵌入式系统进行联合开发。首先,通过确定选择STM32F103C8T6作为系统的控制器,使用STM32 Cube MX对其时钟、引脚进行一定的配置。其次,以Simulink作为平台,设计MPPT算法使风力机或太阳能板工作在输出最大功率状态。最后,将Simulink建立的模型生成C文件,并通过Keil软件生成HEX文件下载入STM32单片机中。通过运行,系统能够稳定的进行工作。本文以新能源发电中风光互补控制器为例,采用基于模型的设计方法,利用MATLAB及STM32硬件支持包,共同对嵌入式系统进行开发研究。其结果充分说明了运用此方法能够对嵌入式系统进行开发;同时在整个开发过程中,节省了开发时间,提高了开发效率,更重要地是显著提高了设计者在开发过程中的兴趣。

关键词：风光互补控制器基于模型设计快速控制原型最大功率点追踪