风光互补系统.doc

摘 要

本文简单介绍了风能发电的重要性和世界各国的重视程度，以及我国在这方面的差距。我国作为世界上的风能大国，尚不具备独立开发风力发电机，尤其是大型风力发电机的能力。与此相关的基础研究、实验研究、设计水平是主要的制约因素。本文针对风光互补发电系统设计了一套小型模拟装置，包括太阳能电池模拟，用直流电机对风机的模拟和交错并联Buck-Boost蓄电池充电主电路，并对交错并联Buck-Boost电路和交错并联Cuk斩波电路进行了研究、仿真，以及进行了模拟风机装置的调试。系统控制全部采用Freescale公司的56F8013 DSP控制实现，给出了各部分流程图。对于软硬件的关键问题还给出了相应解决方案。

关键词：风光互补 风特性 DSP 单极性移相PWM 交错并联



目 录
摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1引言. 1
1.1风力发电的概况. 1
1.1.1.我国的风力资源和太阳能资源 1
1.1.2.风光发电的优点 3
1.1.3.我国的风光发电发展状况 3
1.1.4.毕设任务的提出 4
1.2风光发电系统概述. 4
1.2.1.风力发电系统的组成 4
1.2.2.系统控制技术 5
1.2.3.风的基本特性 6

2系统总体设计. 8
2.1风力发电技术. 8
2.2系统总体框图与控制方案 11
3系统的硬件设计 18
3.1系统硬件总体设计. 18
3.2系统主电路. 28
3.3电源模块. 28
3.4检测模块. 30
3.5 驱动模块 31
4 PWM控制方案 33
4.1全桥变换电路的PWM控制策略 33
4.1.1全桥逆变电路的三种控制方式 33
4.1.2全桥逆变电路输出的整流滤波 36
4.1.3桥式电路直接整流电路的PWM控制策略研究 37
4.2 IGBT的保护和软开关技术 41
4.2.1 IGBT的保护 41
4.3蓄电系统 43
4.3.1蓄电池充放电原理 43
4.3.2蓄电池的模型 44
4.3.3常用充电方法 44
5系统软件设计 45
5.1 软件实现功能 45
5.1.1模拟风能电池输出装置软件主要实现功能 45
5.1.2直流电机电枢电流控制软件主要实现功能 45
5.1.3蓄电池充电电路软件主要实现功能 45
5.2 软件设计工具 45
5.2.1软件开发环境CodeWarrior概述 45
5.2.2 PE(Processor Expert)概述 46
5.3 程序实现方法及流程图 46
5.3.1模拟风机流程图 46
5.3.2蓄电池充电电路流程图 48
5.4 程序关键部分的实现 50
5.4.1使用DSP芯片实现PWM移相 50
5.4.2 DSP定标和标幺化 50
6系统仿真与产品调试 52
6.1 仿真工具简介 52
6.2 交错互补BUCK-BOOST斩波电路 52
6.2.1仿真模型 52
6.2.2仿真结果 52
6.3 模拟风机系统调试 55
6.3.1调试设备 56
6.3.2跟踪风机I-n曲线实验 56
6.3.3结论 59
6.4系统调试 59
6.4.1 8037控制板测试 59
6.4.2 8013加速度板检试 60
6.4.3驱动板调试 60
6.4.4 整机测试 62




7总结与展望 65
参考文献 66
注释 67
附录 68



引言
1.1. 风光发电的概况
1.1.1. 我国的风力资源和太阳能资源
当今世界，气候变暖、环境污染、能源紧张等问题越发严峻。在诸多挑战面前，世界各国不谋而合寻找到一条坦途，就是大力发展可再生能源。
我国拥有丰富的太阳能资源。据统计，每年中国陆地接收的太阳辐射总量，相当于24000亿t标煤，全国总面积2/3地区年日照时间都超过2000h，特别是西北一些地区超过3000h。另一方面，随着当前世界光电技术及其应用材料的飞速发展，光电材料成本成倍下降，光电转换率不断提高，这将带来太阳能发电成本的大幅度下降。世界光伏界一般认为，到2010年太阳能光伏电池成本将降低到可以与常规能源竞争的程度。这为我国大力开发太阳能资源提供了可能。



参考文献
[1]江泽民．对中国能源问题的思考［J］．上海交通大学学报,2008.[102-108]
[2]刘万琨．风能和风力发电技术［Ｍ］．北京：化学工业出版社，2007．[1-6]
[3]钱伯章．新能源［Ｍ］．北京：化学工业出版社.2007．[107-158]
[4]邢运民，陶永红．现代能源与发电技术［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社，2007．[175-252]
[5]王素霞．国内外风力发电现状及发展趋势［J］．电气时空，2007.[20-22]
[6] 阮新波，严仰光．直流开关电源的软开关技术［Ｍ］．北京：科学出版社,2000．[50-135]
[7] 杨旭．开关电源技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社．[35-45]
[8] 王兆安，黄俊．电力电子技术[M]．北京：机械工业出版社，2007．[107-110]
[9] 胡炎申，谢运祥．三相交错并联Boost DC/DC 变换器设计与研制[J]．电力电子技术，2006. [45-47]
[10] Po-Wa Lee ect．Steady-State Analysis of an Interleaved Boost Converter with Coupled Inductors[J]．IEEE Transactions On Industrial Electronics．2000.[ 787 -791]
[11] 刘志刚．电力电子学[M]．北京：清华大学出版社，2004．[124-126]
[12] 孙栩．一种新的低压大电流DC/DC变换器的研究[D]．天津：天津大学，2004．
[13] 钟勇．风光互补发电系统中蓄电池充放电控制器的研究[D]．合肥：合肥工业大学，2006．
[14]王治国，高玉峰．铅酸蓄电池等效电路模型研究[J] ．装甲兵工程学院学报,2003.[78-81]
[15] 王体民，冯长征．蓄电池常见充电方式的比较与注意事项［J］．养护指南．2008.[4]
[16] 匿名．光电编码器在电机控制中的应用[J/OL] ．慧聪网“编码器”关联资讯．2009/3/30．
[17] Freescale. Motor Control [EB/OL].
[18] 冬雷．DSP原理及电机控制系统应用［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，2007．