微電網(wǎng)平臺(tái)的搭建與風(fēng)光互補(bǔ)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：2017-11-05 07:24

本文關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)平臺(tái)的搭建與風(fēng)光互補(bǔ)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：本課題是2013年科研基地建設(shè)——微電網(wǎng)控制設(shè)計(jì)平臺(tái)項(xiàng)目的主要組成部分�，F(xiàn)今社會(huì),由于能源危機(jī)、環(huán)境問題的持續(xù)增劇,國內(nèi)越來越多的專家學(xué)者已將研究方向放在了新能源發(fā)電。再切合目前我國存在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)電力供應(yīng)不足的實(shí)際問題,以及現(xiàn)在比較熱門的家庭微電網(wǎng)概念的提出。本課題依托于這些大背景,在北京某高校的實(shí)訓(xùn)室內(nèi)搭建一個(gè)微電網(wǎng)供電平臺(tái),旨在模擬在電力缺乏的偏遠(yuǎn)山區(qū)或在家庭中進(jìn)行自發(fā)電、自用電的新穎模式。本文首先根據(jù)要搭建微電網(wǎng)平臺(tái)的功能需要,并結(jié)合周圍的環(huán)境條件,對(duì)供電平臺(tái)進(jìn)行總體的規(guī)劃。選擇清潔能源風(fēng)能、太陽能以及氫氣燃料作為微電網(wǎng)的電源點(diǎn),選擇鉛酸蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能,通過控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行合理充電,由蓄電池經(jīng)過逆變器逆變后,供給實(shí)訓(xùn)室內(nèi)各交流負(fù)載使用。同時(shí)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備進(jìn)行選型確定,并進(jìn)行了實(shí)際的搭建工作,通過對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的成功調(diào)試,實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)訓(xùn)室內(nèi)的用電負(fù)荷進(jìn)行供電的功能。對(duì)微電網(wǎng)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。課題是模擬在電力供應(yīng)不發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)山區(qū),因此在遠(yuǎn)離發(fā)電現(xiàn)場(chǎng)的地方進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控就顯得十分重要。根據(jù)供電平臺(tái)的實(shí)際情況對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的整體硬件架構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),對(duì)傳感器／變送器、數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行選型,最后在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下對(duì)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分四個(gè)部分(數(shù)據(jù)采集卡通訊、控制器通訊、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)保存以及監(jiān)控界面)進(jìn)行了程序開發(fā)。之后通過觀察微電網(wǎng)供電平臺(tái)運(yùn)行一段時(shí)間后保存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)由于風(fēng)能、太陽能的不確定性,當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽能電池板的輸出電壓低于蓄電池電壓時(shí)就不能對(duì)蓄電池充電,浪費(fèi)了資源：而且一旦蓄電池過放時(shí),就不能正常工作,導(dǎo)致供電平臺(tái)就不能供電。由此提出要對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)控制器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。先對(duì)主電路的硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇,然后對(duì)各部分硬件電路,包括升壓電路、驅(qū)動(dòng)電路、卸荷剎車電路以及控制電路、通訊電路等等部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。再對(duì)控制器軟件實(shí)現(xiàn)部分進(jìn)行開發(fā),分別對(duì)系統(tǒng)主程序、蓄電池充電管理程序、PWM信號(hào)產(chǎn)生程序、A/D轉(zhuǎn)換程序和通訊部分的程序進(jìn)行了設(shè)計(jì)。最后通過Proteus軟件對(duì)蓄電池的充電主電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,以及通過Keil和Proteus軟件的聯(lián)調(diào)對(duì)控制電路的功能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后根據(jù)控制器的原理圖進(jìn)行了PCB的設(shè)計(jì),并印刷后完成元器件的焊接,再將程序下載到控制電路中,完成小功率的風(fēng)光互補(bǔ)控制器的研制。利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備搭建了一個(gè)小功率的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),并對(duì)控制器的低壓充電、市電切換等功能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,證明了控制器能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的功能。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM61

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本文編號(hào)：1143204

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