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微网型风光互补路灯控制器设计

作　者: 李刚
导　师: 王培良
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 风光互补 微电网 蓄电池组 LED驱动 智能控制
分类号: TM923.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


风能和太阳能发电技术能够有效缓解我国面临的能源匮乏问题，有利于保护环境，推动经济可持续发展。风能和太阳能具有季节性，单独使用一种发电方式需要很大的储能设备，且发电可靠性不高。风能和太阳能在时间和地域上具有很强的互补特性，风光互补发电技术能够充分地利用风能和太阳能。风光互补发电系统可作为无电网山区，通信基站，海岛等地的供电系统。本论文主要研究风光互补发电技术在路灯照明中的应用。首先讨论了风力发电机和太阳能电池板的输出功率特性、蓄电池储能技术、微电网技术。其次，研究了风光互补路灯系统的配置和路灯负载LED的驱动。要满足发电系统的可靠性要求，风光互补路灯系统需要配置合适的蓄电池容量、太阳能电池板输出功率和风力发电机输出功率。最后，根据系统的配置资源和风光互补路灯系统的控制要求，设计了一种风光互补路灯控制器。该控制器风能功率变换单元和太阳能功率变换单元均采用单端正激拓扑，使用具有两路互补输出的驱动芯片SG3525来驱动两路功率变换单元。单片机采样蓄电池储电状态，控制功率变换单元为蓄电池充电，蓄电池充电采用三阶段混合充电方式。夜间单片机控制蓄电池给LED路灯供电，恒流驱动LED路灯，可设置全功率和半功率供电模式。同时，可通过按键循环显示系统的电压、电流参数和供电模式，系统的串口可实现与上位机的通信。完成系统的硬件电路，并编写软件程序，对系统功能和可靠性进行测试。给出了部分波形和测试数据，并对测试结果进行分析。实验证明，所设计的风光互补路灯系统能够在路灯照明中很好应用。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 课题研究背景与意义  9-10
  1.3 国内外风力发电技术发展现状  10
  1.4 国内外光伏发电技术发展现状  10-12
  1.5 国内外微电网技术发展现状  12
  1.6 风光互补发电技术  12-13
  1.7 风光互补发电技术应用前景  13-14
  1.8 主要研究内容  14-15
第2章 风光互补发电技术概述  15-28
  2.1 风力发电技术  15-17
    2.1.1 小型风力发电机结构  15-16
    2.1.2 风力发电机输出功率特性  16
    2.1.3 独立运行风力机最大功率控制  16-17
  2.2 光伏发电技术  17-21
    2.2.1 太阳能电池输出功率特性  17-18
    2.2.2 外部环境对太阳能电池输出功率影响  18-19
    2.2.3 太阳能电池最大功率跟踪控制  19-21
  2.3 分布式微电网风光互补发电系统  21-26
    2.3.1 微电网技术  21-23
    2.3.2 分布式能源  23-24
    2.3.3 微电网控制系统  24-25
    2.3.4 微电网互联开关  25
    2.3.5 微电网保护  25-26
  2.4 铅酸蓄电池储能技术  26-27
    2.4.1 铅酸蓄电池储能特点  26
    2.4.2 铅酸蓄电池充电特性  26-27
    2.4.3 铅酸蓄电池放电特性  27
  2.5 本章小结  27-28
第3章 风光互补路灯系统配置  28-32
  3.1 蓄电池组与负载匹配  28-29
  3.2 光伏电池板和风力发电机功率配置  29-30
  3.3 LED 驱动技术  30-31
  3.4 本章小结  31-32
第4章 系统控制器设计  32-47
  4.1 系统控制器硬件设计  32-42
    4.1.1 单端正激变换器拓扑  32-34
    4.1.2 变换器电路参数计算及元器件选择  34-38
    4.1.3 光伏电池功率变换电路  38
    4.1.4 风力发电机整流与卸荷电路  38
    4.1.5 功率变换器开关管驱动电路  38-39
    4.1.6 LED 恒流驱动电路  39-40
    4.1.7 电压和电流采样电路  40
    4.1.8 单片机控制电路  40-41
    4.1.9 PCF8583 时钟/日历芯片  41-42
    4.1.10 系统电源电路  42
  4.2 系统控制器软件设计  42-46
    4.2.1 主程序  42-43
    4.2.2 蓄电池供电子程序  43-44
    4.2.3 蓄电池充电子程序  44-45
    4.2.4 显示子程序  45-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章 系统测试结果  47-53
  5.1 系统电路板制作  47-48
    5.1.1 原理图设计  47
    5.1.2 PCB 设计  47-48
  5.2 充电测试  48-51
  5.3 放电测试  51-52
  5.4 本章小结  52-53
第6章 总结与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-57
附录  57

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电气照明 > 各种用途的灯
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