风光互补论文 .docx

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1、精品名师归纳总结第一章绪论随着经济社会的进展，能源供需冲突和环境问题压力将会进一步显现，能源结构也将面临重大挑战。目前，全球化石能源日渐紧缺，能源压力越来越大。在此大环境下，可再生能源取之不尽、用之不竭的特性打算了其在将来能源格局中的重要位置，全球各国均把清洁能源作为自身能源变革的重要进展方向。从 20 世纪 70 岁月开头，特殊是近年来，可再生能源已逐步成为常规化石燃料的一种替代能源，世界上很多国家或的区将可再生能源作为其能源进展战略的重要组成部分。美国的加利福尼亚， 2021 年 20%的电力将来自可再生能源 2002 年已经到达 12%。欧盟， 2021 年 22%的电力或整个能源的 1

2、2%将来自可再生能源1999 年可再生能源电力为 14%1997 年占整个能源的 6%旧本，2021 年光伏发电要到达 483 万千瓦 2003 年为 88.7 万千瓦。拉丁美洲，2021 年整个能源的 10% 要来自可再生能源。我国新能源产业的开展已有多年，我国大型风电设备制造业也已进入一个新的高速进展阶段，到 2021 年 12 月底，我国己有近 70 家企业进入并网风力发电机组整机制造行业，中、小型风力发电机组制造业也在快速进展。太阳能产业近年在我国进展快速。 截至 2007 年底，全国推广农村太阳能热水器 4286 万平方米、太阳房 1468 万平方米、太阳灶 112 万台。纵观世界可

3、再生能源进展，有以下几大趋势。1技术水平不断提高，成本连续下降。2进展速度加快，市场份额增加。(3) 可再生能源己成为各国实施可连续进展的重要挑选。(4) 可再生能源是一种朝阳的产业，孕育着庞大的潜在经济利益。因此，不管从缓解能源危机、解决环境污染、爱护人类生存环境、有效开发和利用自然资源，仍是从社会和经济的进展要求动身，开发和利用风能、生物质能和太阳能等可再生能源都有极其重要的现实意义。从长远处看，用干净的可再生能源取代常规化石能源，不仅是人类普遍的美好愿望，也是世界能源进展的必定趋势。风能、太阳能特点在常规能源 如煤、石油 日益紧缺并严峻污染环境的今日，太阳能和风能越来越被重视。它们具有常

4、规能源所没有的优越性：第一，太阳能和风能都可以永续利用或循环利用，只要有太阳照耀的球的面就会增温，空气就会流淌，风能也同样用之不尽。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次，利用太阳能和风能的设备， 一次投资就可常年使用， 除了修理开支外， 基本上没有常常性的消耗，是廉价的。第三，太阳能和风能不会造成大气污染。常规能源利用过程中，会释放出大量对人类有害物质，而太阳能和风能在利用过程中不会给环境带来污染，也不会破坏生态系统。第四，太阳能和风能处处都有，特殊是那些缺乏常规能源的农村、野外、沙漠、高原、海洋，不需长途运输。第五，太阳能和风能的总量是庞大的。有人估量过，将长300 公里、宽

5、 100公里的沙漠的带的太阳能全部利用起来，就可满意全球的能量需求。当然，虽然风能、太阳能存在上述诸多优点，但也存在着一些缺陷:第一，这两种能源甚为分散，不管是太阳能仍是风能都是一种能量密度极低的可再生能源，不易集中起来而形成庞大的功率。其次，受天气影响而变化，不稳固。不管太阳能仍是风能，都随天气和气候的变化而不断变化。在利用这两种能源时存在一些困难。第三，受的势影响大，的区差异显著。尽管太阳能和风能的优点很多，但是这些缺陷的存在，使得单独利用其中一种清洁能源转变为经挤牢靠的电能过程中仍存在着诸多技术难题。但是，随着现代科技的进展与进步，风能和太阳能资源的利用在技术上都有很大突破和进展， 特殊

6、是在风能、太阳能综合利用方面，充分利用两种能源在诸多方面的互补性， 可以建立起经济合理、更加稳固牢靠的能源利用系统。风光互补发电系统的提出所谓风光互补，顾名思义，强调的就是风能与太阳能的结合。事实上，风能与太阳能的结合有着自然优势。风能是太阳能的另一种转化，太阳照耀的球引起温度变化产生风。我们可以留意到，一般白天风小太阳辐射大，夜晚风大太阳辐射小，夏季风小太阳辐射大，冬季风大而太阳辐射小，晴天风小雨天风大。风能和太阳能在时间和季节上如此吻合的互补性，打算了风光互补结合后发电系统牢靠性更高、更具有有用价值。因此，风光互补发电系统的显现可以很好的补偿太阳能和风能供应能量间歇性和随机性的缺陷，实现不

7、间断供电。风光互补发电系统大体上可以分为两类，一类是并网型发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂，将接受来的能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦沟通电流 ;另一类是离网型发电系统， 即在自己的闭路系统内部形成电路，系指采纳区域独立发电、分户独立发电的离网型供电模式，将接收来的能量直接转换成电能供应负载，并将余外能量经过充电掌握器后以化学能的形式储存在蓄电池。离网型较并网发电而言投资小、见效快，占的面积小，从安装到投入使用的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结时间视其工程量，少就一天多就二个月，无需专人值守，

8、易于治理。本系统选取离网型风光互补发电系统作为争论对象。此次课题设计的目标是设计一个输出功率在600W 的小功率离网型风光互补发电系统， 采纳了最大功率点跟踪 MPPT 技术，此项技术能提高光伏阵列和风力发电机组对蓄电池的充电效率和增加两支路的输出能量，此外，仍能实现对蓄电 池的恒流恒压浮充三段式充电。针对小功率风光互补发电系统风机选型，光伏组件，掌握器的诸多问题的进行选型，论文将绽开以下几方面主要内容：1. 风机的选型，风机功率的运算2. 光伏组件的选型，光伏组件的运算3. 风光互补的特点，风光互补的掌握器选型4. 逆变器的功能介绍，逆变器的选型5.600W 的风光互补发电系统设计，以及对风

9、机和光伏组件的选型6.蓄电池的运算和选型。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其次章风光互补发电系统概述本风光互补发电系统结构如图 2- 1 所示。它主要由太阳能光伏电池组、风力发电机组、掌握器、蓄电池、沟通直流负载、逆变器等部分组成。该系统是集太阳能、风能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能掌握技术为一体的复合可再生能源发电系统。图 2- 1 风光互补发电系统结构图(1) 风力发电部分是利用风力机捕捉风能并将其转换为机械能，然后通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过掌握器对蓄电池进行充电，可直接对直流负载供电，也可经过逆变器对沟通负载供电。(2) 光伏发电部分利用太阳能光伏阵列

10、的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，可直接对直流负载供电，也通过逆变器将直流电转换为沟通电对交流负载供电。(3) 逆变器部分的作用是将风光互补发电系统所发出的直流电能转换成沟通电能。在很多场合，都需要供应AC220V 。AC110V 的沟通电源。由于蓄电池的直接输出一般都是 DC12V 。DC24V 。DC48V 。为能向 AC220V 的电器供应电能， 因此需要使用 DC- AC 逆变器。同时它仍具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量。(4) 掌握器部分依据日照强度、风力大小及负载的变化，和谐风力发电机组、 光伏阵列的最大功率跟踪，以及实现对蓄电池的充放电掌握、过充过放

11、爱护等功 能。它不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调剂:一方面把调整后的电能直接送往直流或沟通负载。另一方面把余外的电能送往蓄电池组储备。发电量不能满意 负载需要时，掌握器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和 稳固性。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结(5) 蓄电池部分由多块蓄电池组成， 在风光互补系统中同时起到能量调剂和平稳负载两大作用。它将光伏发电系统和风力发电系统输出的电能转化为化学能储 存起来，以备供电不足时使用，从而保证负载工作的连续性和稳固性。光伏电池能量转换的原理是PN 结的光生伏特效应。当太阳光照耀到PN 结上时，产生电子一空穴对，在半导体内部PN

12、 结邻近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，空穴流入P 区，而电子就流入 N 区，导致N 区积存了过多的电子， P 区就积存过多的空穴。它们在PN 结邻近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，仍使P 区带正电，N 区带负电， 在 N 区和 P 区之间的薄层就产生电动势， 这就是光生伏特效应。将晶体硅太阳电池的正、负电极和外接电路连接，那么外接电路中就有光生电流流过。晶体硅太阳电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池以及非晶硅 薄膜太阳能电池三种。单体太阳电池工作电流一般为20mAlcm2，工作电压一般为 0.450SV，固通常不能单独作

13、为电源使用。将太阳能电池单体进行串、并联和封装后，成为具有肯定电性能的太阳电池串，然后就可以封装成具有机械强度的太阳电池组件， 将多个组件固定在支架上， 用导线连在一起， 就可成为光伏阵列， 从而产生系统所需的电压电流。1光伏阵列的重要参数太阳电池的 I-V 特性曲线是指在肯定温度和日照强度时，太阳电池输出电流与电压的关系。图 2- 2 所示为某一确定的日照强度和温度时的I-V 特性曲线。图 2-2 太阳能电池特性曲线由图 2-2 可见，太阳电池的 I-V 特性曲线说明太阳电池既非恒流源，也非恒压源，而是一种非线性直流电源，它的输出电流在大部分工作电压范畴内相当恒可编辑资料 - - - 欢迎下

14、载精品名师归纳总结定，但电压上升到一个足够高的电压之后，电流快速下降至零。2通常太阳电池的额定功率定义如下 : 当日照强度为 1000W/m，太阳电池温度0为 25 C，并且大气电压为 AM1.5时，太阳电池输出的最大功率为额定功率。在图2-2 中的 M点即为“最大功率点 MPP”。此时电流为几，电压为气。太阳电池额定功率的单位是“峰瓦”，符号为“ Wp”。依据特性曲线定义太阳能电池的几个重要参数如下:(1) 短路电流 Isc在给定温度日照条件下所能输出的最大电流。(2) 开路电压 Voc: 在给定温度日照条件下所能输出的最大电压。(3) 最大功率点电流 Im: 在给定温度日照条件下最大功率点

15、上的电流。(4) 最大功率点电压 Vm: 在给定温度日照条件下最大功率点上的电压。(5) 最大功率点功率 Pm: 在给定温度日照下所能输出的最大功率。Pm=ImVm光伏阵列在恒定温度不同辐射强度下的I-V 与 P-V 特性2图 2-3 与图 2-4 分别是光伏阵列在恒定温度 250C时，不同的辐射强度 S 下表现出的电流一电压 I-V和功率一电压 P-V 特性。从图 2-3 中我们可以看出当辐射强度从2001000W/m上升时，光伏阵列的输出短路电流 Isc以及最大功率点电流 Im 都显著增大， 而输出的开路电压随辐射强度的增大， 增大并不明显。而从图 2-4 中我们可以出，最大输出功率随辐射

16、强度的增大有明显的增大，其中最大输出功率点为图 2-3 中虚线与各实线的交点所示。图 2-3 不同辐射强度条件下光伏阵列的I-V 关系图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2-4 不同辐射强度条件下光伏阵列的P-V 关系图3 光伏阵列在相同日照不同温度下的I-V 与 P-V 特性0图 2-5 与图 2-6 分别给出了光伏阵列在恒定辐射强度1000W/m2时，在变化的温度 C下的条件下，表现出来的典型电流一电压I-V和功率一电压 P-V 特20性。从图 2-5 中我们可以看出当辐射强度为 1000W/m恒定不变时，温度从 0 C到050 C 上升时，光伏阵列的输出开路电压 Voc

17、 以及最大功率点电压 Vm都显著减小，而输出的短路电流随温度的上升， 增大并不明显。 而从图 2-6 中我们可以出， 最大输出功率随温度的上升而有明显的减小，因而对最大输出功率影响明显，其中最大输出功率点为图中虚线与各实线的交点所示。图 2-5 不同温度下光伏阵列的I-V 关系图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2-6 不同温度下光伏阵列的P-V 关系图由图 2-3 到图 2-6 可知，在温度相同时，随着太阳辐射强度的增加，对光伏阵列的电流影响显著，对电压就影响不明显，结果导致最大输出功率的增加。而在辐射强度相同时，随着温度的上升，对光伏电池的电压影响显著，对电流就影响不明显

18、，结果导致最大输出功率的减小。此外，从图2-4 和图 2-6 我们仍可以看出，无论在任何温度和辐射强度下，光伏阵列总有一个最大功率点，温度 或辐射强度 不同，最大功率点位置也不同。我们设计的系统就是要跟踪最大功率点的位置，从而使光伏阵列的输出功率最高，提高太阳能利用率。依据风轮的结构及其在气流中的位置不同，风力机可以分为水平轴式和垂直轴风力机。水平轴风力机的风轮工作时环绕一个水平轴旋转，风轮的旋转平面与风向垂直。目前，它是国内外使用最广泛、研制最多的一种风力机。一般叶片数为23片，叶片在安装时与风轮的旋转平面呈肯定角度。水平轴风力机的特点是风轮的起动力矩较大，风能利用系数高，但是为了保持风轮迎

19、风，需装有调向装置。对于风力机来说，无论是水平轴或垂直轴，要想使其在风速变化时依旧保持最大功率输出的状态，主要的方法就是调整风叶的受风面积，当风速过大时，在保证风力机安全的前提下，适当的减小风叶受风面，使风力机转速不至于过快。 当风速小于风力机最大功率输出要求的风速时，就要增大风叶的受风面，以提高风力机的转速。小型发电系统中常用的发电机有异步型包括笼型异步发电机和绕线式双馈异步发电机 和同步型 包括永磁同步发电机和电励磁同步发电机两种。随着永磁材料的技术进展，永磁材料磁能积的大大提高，目前主要使用直驱永磁同步发电机DDPMG 。该类型发电机采纳永磁体励磁，排除了励磁损耗，提高了效率，实可编辑资

20、料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结现了发电机无刷化。并且运行时，不需要从电网吸取无功功率来建立磁场，可以改善电网的功率因数。采纳风力机对发电机直接驱动的方式，取消了齿轮箱，提高了风力发电机组的效率和牢靠性，降低了设备的爱护量，削减了噪声污染。直驱永磁风力发电系统从众多变速恒频风力发电系统中脱颖而出，具有很好的进展前景。蓄电池在风光互补发电系统中作为储能装置。在日照和风能充分的情形下可储备供应负载后剩余部分的电能;而当日照和风力不佳时又能从蓄电池输出电能供应负载使用。可以看出，蓄电池在系统中起到平稳负载和能量调剂两大作用。目前常用的蓄电池主要有铅酸蓄电池、碱性镍蓄电池和铁镍蓄电池。其中VR

21、LA 铅酸蓄电池具有质量稳固、性能牢靠、价格低廉、容量较大的优点，是目前我国风光互补发电系统中首选的储能装置。本文争论的风光互补发电系统选用VRLA 铅酸蓄电池作为储能装置。铅酸蓄电池一般有三种主要工作状态 :放电状态、充电状态和浮充状态。 上述三个状态构成蓄电池的一个完整的工作循环。图2-7 表示的就是一个蓄电池典型的工作循环。图中分别列出了工作电压、工作电流以及温度的变化特性曲线。首先，一个布满电的蓄电池刚接入负载时，由于内部的化学反应，电池电压陡降， 随后有一个明显的上升，接着蓄电池开头以恒定电流放电，随着放电的进行，端电压开头降低，当电压降到肯定值时会显现一个急剧下降，此时电池电压降到

22、放电终止电压，断开负载，电压有一个明显的上升。假如在蓄电池端加一个大于开路电压的电压，蓄电池进入充电阶段，电流方向与放电电流相反，电压开头渐渐上升，当到达浮充电压时，充电电流依据指数规律递减，直到蓄电池充分，而后保持蓄电池满荷电状态所需的电流。蓄电池温度在进入充电状态后开头上升，温升程度跟蓄电池本的散热才能和充电电流有关，一般情形下会有 5- 100C 的温升。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2-7 蓄电池循环工作状态示意图本章第一给出风光互补发电系统的整体拓扑结构，然后分析了太阳能光伏电池阵列和风力发电机的原理及特性，本系统选用单晶硅太阳能电池和永磁同步发电机。另外仍争论

23、了蓄电池的工作原理, 特性参数和工作状态，选用24V 铅酸蓄电池作为本系统平稳负载和能量调剂的储能装置。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结第三章风光互补发电系统设计风光互补作为一套发电应用系统，是利用太阳能电池方阵、风力发电机将沟通电转化为直流电将发出的电能储备到蓄电池组中，当用户需要用电时，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。风光互补发电站采纳风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能掌握器、蓄电池组、电缆及支撑和帮助件等组成一个发电系统，系统构成如图 3-1 所示，主要组成部分的功能介绍如下。图 3-1

24、系统构成图发电部分：由风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风电。光电的转换，并且通过充电掌握器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。风光互补供电掌握部分：由风能和太阳能充电掌握器、直流中心、掌握柜、 避雷器等组成。 完成系统各部分的连接、 组合以及对于蓄电池组充电的自动掌握。供电部分：将蓄电池中的直流电能供应用电器。逆变器：蓄电池的 24V 直流输出经过逆变器逆变后，转化为220V 沟通输出电源，用以替代原有的 220V 市电电源，向家用电器供电供电，前端设备备有电源适配器进行交直流转换以及变压。风光互补供电系统可以在夜间和阴雨天无阳

25、光时由风能发电，而晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情形下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学与有用。因此，特别适用于需要24 小时不间断供家用电器供电。考虑到显现连续无风无日照的天气情形， 因此建议采纳 250Ah 的蓄电池， 一次布满可连续供电 1 天。风光互补系统设计参数如下所示详细运算方法见附录 ： 小型风力发电机： 300W3 叶片24V 蓄电池额定电压 24V 输出功率： 300W 单晶硅太阳能板 75W4 块。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结风光互补蓄电池：单块额定电压12V，额定容量 125Ah，采纳 4 块组合成额定电压

26、24V，额定容量 250Ah 的蓄电池组。风力发电机技术参数如下所示：起动风速： 1.5m/s额定风速： 12m/s切入风速： 2m/s额定电压： 24VDCV 额定功率： 480W最大功率： 520W 风叶直径： 1.5m风叶数量： 3pcs安全风速： 60m/s整机重量： 23kg。对淮安太阳能和风能资源调查4895.97MJ/m2，属资源丰富区。 2、日照辐射量受天气影响较大， 5-7 月太阳总辐射值为较大值，但是由于梅雨的缘由，6 月显现较低值。 3、依据历年统计淮安全的区可日照时数大于 6 小时的平均天数为 200 天，其太阳能资源具有可利用价值。 4、淮安各县区历年各月日照时数大于

27、6 小时的天数最大值与最小值的比值都在 1.5 以下，这说明长期统计显示淮安的区太阳能资源全年辐射量变化不大，且总辐射量较大，应以全年总辐照量为主要利用依据。在太阳能利用方面应考虑太阳能在少数年份不稳固性所产生的问题，对于使用要求严格的的方需要相应的解决措施，如加大蓄热量与贮电量、使用节能设备、预留帮助设施等采纳合适方案解决。 5、太阳能的平均辐射强度是一天内最强的时段是1113 时，因此淮安的区最正确太阳能利用时间是中午前后。最终本文对淮安的区太阳能资源的合理利用提出了建议，建造太阳房、推广运用真空管集热器及平板型集热与聚焦集热器、充分利用太阳能发电技术等。风力发电资源。淮安全市年平均风速在

28、2.9m/s 3.6m/s，拥有洪泽湖、高邮湖、白马湖等宽敞的水域和滩涂，风能资源较为丰富，可以建设肯定规模的风电 场。同时盱眙县山区由于由于特殊的理优势，适合进展低风速风力发电机厂。其风资源特性如下： 70m 高度年平均风速为8.64m/s，大风月为 1 月，小风月为八月。依据测风塔各高度的风剪切指数综合分析，初步确定如东风电场70m 高度的风剪切指数值 0.3。按 70 米高度运算，年风速可利用小时为7941 小时， 风功率密度 381w/，风能密度为 3325Kwh/ ，折合年满发小时为2444 小时， 风速频率分布的韦布尔参数： K=2.3，A=7.99，风场湍流强度为 IT=8.78

29、5%。如东风电场场址处的主风向以东南风为主，ESE方向的风向频率最大。风电场风能最 大值显现在 NNNE 和 EESE 方向。风是一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。从太阳传到的球的能量中， 大约有 2% 的能量转变成风能。的球上全部风能估量约为 1017 千瓦，其中，可利用的约为 1010 千瓦，这个能量是相当大的。风的变化众所周知，风随时间、离的高度、的势和环境而变化。风随时间的变化：在一天之内，风的强弱可能不同。在的面上，白天风大， 而夜间风小。相反，在高空中却是夜间风大，白天风小。在沿海的区，由于陆的和海洋热容量不同，白天产生海风从海洋吹向陆的。夜间产生陆风从陆的可编辑资料 - -

30、- 欢迎下载精品名师归纳总结吹向海洋。在不同的季节，太阳和的球的相对位置也发生变化，使的球上存在季节性温差，因此，风向和风的强度也会发生季节性变化。在我国，大部分的区的风的季节性变化情形是：春季最强，冬季次强，秋季第三，夏季最弱。风随高度的变化：由于空气的粘性和的面摩擦的影响，风速随高度而变化，可用下面的公式表示：V=V1h1/h2n其中 V1 高度为 h1 处的风速。 h1高度一般为 10 米V待测高度 h 处的速度。 h待测点离的高度。 n指数，由大气稳固度和的表的粗糙程度来打算，其值约为1/21/8。稳固度居中的开阔平的取 1/7，粗糙度大的大城市常取 1/3，一般上下风速差较小， n

31、较小，反之 n 值取大。风速随高度变化及其大小情形，因的面的平整度，的表粗糙度以及风通道上的气温变化不同而异。特殊是受的表粗糙度的影响程度最大。耗电详细运算采纳风光互补供电的主要用电设备为家用电器功率为600W，额定工作电压为直流 220V。依据消耗电能运算，系统全天功耗可运算为：风光互补供电系统同时配置两种电源以保证设备正常工作主要是为了满意在肯定的恶劣气候影响下系统能够在肯定时期内仍能正常运转工作，故配置时， 其任一种电源配置均应可单独满意设备的工作需求。假设设备安装区域太阳能全年每天的平均有效利用时间为 4h，低速按可工作风速 3m/s风力平均有效利用时间为 5h，而无可用风力也无可用光

32、能的最不利连续时间为5 天。太阳能供电方案太阳能电池方阵的功率运算依据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率 P：P=PoNs NpW式中： Po 为太阳能电池组件的额定功率。太阳能电池板最小功率： 0.3355kWh/4h=8.3875W。考虑太阳能组件设备的系统损耗和衰减率，取牢靠系数1.4。综合考虑最不利因素，太阳能电池板的功率应为：就应挑选额定功率 75W 的太阳能电池板。太阳能电池组件串联数Ns：将太阳能电池组件按肯定数目串联起来， 就可获得所需要的工作电压，但是，太阳能电池组件的串联数必需适当。串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压，方阵就不能对蓄电池充电。假如

33、串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，才能到达最正确的充电状态。运算方法如下：Ns=UR/Uoc=Uf UD Uc/Uoc式中： UR 为太阳能电池方阵输出最小电压。 Uoc 为太阳能电池组件的最正确工作电压。 Uf 为蓄电池浮充电压。 UD 为二极管压降，一般取0.7V 。UC 为其它因数引起的压降。风力供电方案风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，即风功率为:.V3式中 . 为风能 w 。为空气密度 kg/

34、m。 V 为风速 m/s。由于风速是一个随机性很大的量，必需通过一段时间的观测来明白它的平均状况，一个的方风能潜力的多少要视该的常年平均风能密度的大小。因此需要求 出在一段时间内的平均风能密度，这个值可以将风能密度公式对时间积分后平均 来求得。在风速 V 的概率分布 V 知道后，平均风能密度仍可依据下式求得:.V3PVdV风力发电机最小功率： 0.3355kWh/5h=6.71W。考虑风力发电组件设备的系统损耗和衰减率，取牢靠系数 1.4。综合考虑最不利因素，风力发电机的功率应为：就应挑选额定功率 300W 的风力发电机。蓄电池组方案为了保证在无可用风力和无可用光能的情形，系统至少能连续稳固工

35、作35天，除发电设备外，仍需要配置一套储能设备，一般选用高性能蓄电池。挑选运算如下：依据用电设备组全天功耗及额定电压，可知系统平均电流为：考虑蓄电池的放电效率和衰减率，取牢靠系数3.5。综合考虑最不利因素， 蓄电池的额定容量应为：0.5824A*3.5*24h 就应挑选额定容量 250Ah 的蓄电池组。概述风光互补掌握器风光互补发电系统掌握器适合于风光互补供电系统，特殊适用于风光互补路灯系统，不仅能够高效率的转化风力发电机和太阳能电池所发出的电能，而且仍供应了强大的掌握功能。智能型风光互补路灯掌握器供应了太阳能电池防反冲、太阳能电池接反、蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电池接反、蓄电池开路、风可

36、编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结机自动刹车和手动刹车等多种爱护。采纳先进的 MPPT功率跟踪技术 , 保证风能和太阳能的最高利用。可电脑远程监控，软件升级和参数设置。具有2 路负载独立输出功能，负载过载爱护功能。具有负载短路爱护功能，浮充功能，智能滤除短时间照干扰功能，有风力发电机 智能停机系统，有湿度补偿功能，具有温度传感器自动识别功能，精确的时间控 制，显示当前的年、月、日。两种点灯掌握模式，光控模式、时控模式。时控模 式下自动学习天黑、天亮时间，自动开灯至指定时长。可以设置各项运行参数， 大功率负载输出才能，大电流风能充电掌握才能，大电流太阳能充电掌握才能。风光互补掌握器风

37、光互补掌握器 600W风光互补掌握器 技术参数如表 3.1 表 3.1 掌握器技术参数型号SN-WSRL-24VB风光互补掌握器蓄电池额定电压24V风力发电机最大额定功率600W输入电流范畴0-30A风机最大输入功率600W智能停机系统启动电压 29V太阳能充电最大电流12A蓄电池过放爱护电压21V蓄电池过放复原电压输出爱护功率单路 220W 阻性负载 1 路输出额定电流10A1 路输出额定电流本系统中光伏阵列的额定电压35.64V，风力发电机的额定输出电压为36V, 而蓄电池的额定电压为 24V ，因此对两部分电路来说，需要Buck 变换器来对蓄电池进行充电。 Buck 斩波电路掌握简洁，

38、相对于其它斩波电路的波形波动小，并且完全可以实现最大功率跟踪功能，因此可以满意本系统的要求。太阳能发电 MPPT 技术原理由前面的介绍的太阳能电池特性可知，太阳能电池的输出电流与输出电压具有非线性。从图 2-3 到图 2-6 可知最大功率点也是随环境转变的。因此，通过跟踪最大功率点来提高太阳能电池的利用率是必要的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3-1 是太阳能最大功率点跟踪的原理图。它是采纳肯定的掌握算法，通过图 3-1 MPPT 原理示意图调整外接阻抗，从而调整输出电压而实现最大功率点跟踪的。现在对图3-1作如下说明 :假设当前太阳能电池工作在特性曲线1 的最大功率点

39、A ，此时外接阻抗为负载 1，假如突然环境条件转变，使太阳能电池工作在特性曲线2，而负载 1 并没有转变， 那么此时太阳能电池工作在特性曲线2 的 A 点，并不是曲线 2 的最大功率点 B，此时需要调整阻抗到负载2，从而调整输出电压，使太阳能电池工 作在最大功率点 B 点。光伏发电系统最大功率跟踪算法争论光伏发电系统的输出功率是随着外界环境变化而转变的，为实现光伏发电系统的最大功率点跟踪，我们第一要选用合适的跟踪掌握算法，然后通过合适的掌握电路使光伏阵列工作在最大功率点。本节对目前跟踪算法的优缺点进行分析， 然后提出本系统的跟踪掌握算法。恒定电压掌握法：从图2- 3 到图 2- 6 的特性曲线

40、得知，外界的温度不变，日照强度发生变化时太阳能电池的最大功率点电压基本不变。我们预先在某一环境 下，测得最大功率点的输出电压作为参考电压，当环境变化时，调整输出电压为 此前测得的参考电压，即可实现最大功率点的跟踪。此法简洁、牢靠、被广泛使 用，但是它只能大约的估量出最大功率点，精确性较差，简洁造成能量的缺失。 恒定电压掌握法已经很少被用在最大功率点追踪上。图 3-2 恒定电压掌握结构图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结逆变器工作原理逆变器是一种 DC to AC 的变压器，它其实与转化器是一种电压逆变的过程。转换器是将电网的沟通电压转变为稳固的12V 直流输出，而逆变器是将 Ad

41、apter 输出的 12V 直流电压转变为高频的高压沟通电。 两个部分同样都采纳了用得比较多的脉宽调制 PWM技术。其核心部分都是一个PWM 集成掌握器， Adapter 用的是 UC3842，逆变器就采纳 TL5001 芯片。TL5001 的工作电压范畴 3.6 40V， 其内部设有一个误差放大器， 一个调剂器、 振荡器、有死区掌握的 PWM 发生器、低压爱护回路及短路爱护回路等。输入接口部分：输入部分有 3 个信号，12V 直流输入 VIN 、工作使能电压 ENB 及 Panel 电流掌握信号 DIM 。VIN 由 Adapter 供应， ENB 电压由主板上的 MCU 供应，其值为 0

42、或 3V，当 ENB=0 时，逆变器不工作，而 ENB=3V 时，逆变器处于正常工作状态。而 DIM 电压由主板供应，其变化范畴在0 5V 之间，将不同的 DIM 值反馈给 PWM 掌握器反馈端， 逆变器向负载供应的电流也将不同，DIM 值越小，逆变器输出的电流就越大。电压启动回路： ENB 为高电平常，输出高压去点亮 Panel的背光灯灯管。PWM 掌握器：有以下几个功能组成：内部参考电压、误差放大器、振荡器和 PWM 、过压爱护、欠压爱护、短路爱护、输出晶体管。直流变换：由 MOS 开关管和储能电感组成电压变换电路，输入的脉冲经过推挽放大器放大后驱动 MOS 管做开关动作，使得直流电压对电

43、感进行充放电， 这样电感的另一端就能得到沟通电压。LC 振荡及输出回路：保证灯管启动需要的 1600V 电压，并在灯管启动以后将电压降至 800V。输出电压反馈：当负载工作时，反馈采样电压，起到稳固 I 逆变器电压输出的作用。逆变器是把直流电能电池、蓄电瓶转变成沟通电一般为 220v50HZ 正弦或方波。通俗的讲，逆变器是一种将直流电 DC 转化为沟通电 AC的装置。它由逆变桥、掌握规律和滤波电路组成。广泛适用于空调、家庭影院、电动砂轮、电开工具、缝纫机、 DVD 、VCD 、电脑、电视、洗衣机、抽油烟机、冰箱，录像机、按摩器、风扇、照明等 。简洁的说，逆变器就是一种将低压 12 或 24 伏

44、或 48 伏直流电转变为 220 伏沟通电的电子设备。由于我们通常是将220 伏沟通电整流变成直流电来使用，而逆变器的作用与此相反，因此而得名。我们处在一个“移动”的时代，移动办公， 移动通讯，移动休闲和消遣。在移动的状态中，人们不但需要由电池或电瓶供应可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的低压直流电，同时更需要我们在日常环境中不行或缺的就可以满意我们的这种需求。技术参数表 3.2 技术参数220 伏沟通电，逆变器型号YTP-300YTP-500YTP-1000额定输出功率300w500w1000w最大输出功率360w600w1200w峰值功率600W1000W2000W输入电压1

45、2V/24V输出电压110VAC/220VAC输出频率50Hz/60Hz效率 满载 87%空载电流8W工作指示纯正弦波输出波形过载，短路，过温，反接保险，欠/过压储备温度自动掌握制冷风扇风机选型南 京 欧 陆电 气传 动生 产的 小 型风 力发 电机 有三 种型 号， 分 别是 ：FA1.2-200W,FA1.2-300W;FA1.2-400W，这三种分别是 200400W 功率的小型风力发电机。由于本次我们的课题是完成 600W 的风光互补发电系统的设计，所以我们这次的选用 300W 的风机型号： FA1.2-300W。光伏电池选型光伏电池我们选着的是宁波旭峰太阳能生产的型号XF60W18VM的光伏电池，每个光伏电池板是由 36 小片光伏电池串连而成的， 它的工作电压为 17.28V， 短路电流为 3.7A ，工作电流 3.5A，开路电压为 21.6，最大功率为 60W。我们需要两块光伏电池板串连接在一起，这样光伏电池板的工作电压就在36V 左右。风光互补掌握器选型风光互补掌握器我们选用的是，风力和光伏