毕业设计微电网控制系统的研究

五 邑 大 学WUYI UNIVERSITY学 士 学 位 论 文论文题目: 微电网控制系统的研究 院 系 : 信息工程学院专 业 : 电气工程及其自动化学 号 : AP0904606学生姓名 : 丁梓健指导教师 : 黄辉二零一三年五月毕业设计任务书院系信息学院专业电气工程及其自动化学号AP0904606姓名丁梓健1、毕业设计题目：微电网控制系统的研究2、毕业设计任务及技术要求： 1设计任务:1) 研究国内外微电网技术的发展与应用；2) 研究主要微电网支撑的能源部分；3) 完成微电网太阳能发电部分和风力接入部分2 技术要求：1) 研究的资料要全面、充分，并能从中得出自己的观点；2) 太阳能和风能发电接入能正常工作；3) 太阳能充电电路能为12V蓄电池充电；4) 能分析出微电网支撑能源部分的工作原理，并重点分析太阳能部分3、毕业设计应完成的项目内容和指导性进度安排： 1) 设计的思路的可行性构想；2) 设计元件的确定与申报；3) 电路原理图的设计和制作、调试；4) 论文资料的收集整理；5) 完成论文的初稿；6) 论文的修改；7) 论文评审；8) 毕业设计答辩。4、主要参考文献资料： 1廖惜春，项华珍，徐秀平，模拟电子技术基础M.华中科技大学出版社.2008年1月版2何立民，单片机应用系统设计M.航天航空大学出版社.2003年4高潮，C+程序设计M.冶金工业出版社.2010年5徐青山，分布式发电与微电网技术M.人民邮电出版社.2011年1月版6国际电力网.微电网需立足分布式电源现状。2012.9.15http:/power.in-en.com/html/power-12011201341544188.html7 Wills H L,Seott W G.Distributed Power generationC. Planning and evaluationNewYork:CRC,2000.8胡学浩.分布式发电(电源)技术及其并网问题J.电工技术杂志.2004,10:1-5.9左文霞,李澍森,等.微网技术及发展概况J.中国电力.2008,42(7):26-28.10梁有伟,胡志坚,等.分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述J.电网技术.2003,27(12):71-75.11国家电网.微电网技术.2011.01.09http:/www.ec.sgcc.com.cn/PowerOutter/newsdetail.jsp?infoId=30276&contentTypeName=%B5%E7%C1%A6%BF%C6%C6%D5&contentTypeId=806&titleName=%CE%A2%B5%E7%CD%F8%BC%BC%CA%F5&id=3院长（主任）签发： 指导教师签名：时间： 年 月 日 时间： 年 月 日摘 要本文以微电网接入的能源部分为主要研究对象，首先介绍了微电网的一些基本概况，包括他产生的背景、定义和国内外发展的状况。接着对微电网能源支撑部分也就是分布式电源进行阐述。最后，详细介绍了太阳能和风能发电的充电控制电路、继电器切换电路的设计过程。包括控制器的硬件、软件设计思路。设计结果表明：在有太阳能或风能的情况下，控制器可以对蓄电池进行稳定充电，切换器能在程序的控制下快速、安全地切换，微电网在孤岛模式下可以稳定运行，并具有良好的运行特性。关键词：分布式电源；微电网；充电控制器；蓄电池 AbstractThe paper focuses on the energy part of the Micro-grid. Firstly,it introduces some basic information of Micro-grid,which includes its birth,definition and the domestic and foreign development status.Then comes to the elaboration of different kinds of DG.Finally,it will illustrate how the solar charging controller and relay switching circuit were designed in detail.The design result shows that the controller can charge storage battery steadily in case of sunshine or wind, relay switching circuit can switch the circuit quickly and safely.In addition, the design also demonstrates that Micro-grid could work stably and in good performance.Key words distributed generation; micro-grid; charging controller; storage battery目 录摘要.IAbstractII第1章 绪论1第2章 微电网概况22.1 微电网的定义22.2 微电网的基本结构22.3微电网的特点32.4 国外微电网发展现状42.4.1美国的微电网研究42.4.2 欧盟的微电网研究52.4.3日本的微电网研究52.4.4 其他国家的微电网研究62.5 国内微电网发展与展望7第3章 分布式电源83.1 引言83.2 太阳能光伏发83.3 风力发电93.4燃料电池发电93.5其它形式的分布式发电10第4章 微电网电源接入模块的硬件设计114.1 引言114.2 太阳能充电控制器的硬件设计114.2.1 设计概述114.2.2 主芯片电路设计114.2.3 单片机电源电路设计124.2.4 充电电路的设计144.2.5 输出电压调整电路设计144.2.6 显示电路的设计154.2.7 放电电路设计164.3 风力发电电源接入模块设计174.4 继电器切换电路设计17第5章 太阳能充电控制器软件设计195.1 引言195.2 主函数程序的设计195.3 TLC5615调节模块程序设计205.4 显示模块程序设计215.5 模数转换测量程序设计225.6 按键程序设计设计22第6章 安装调试246.1 引言246.2硬件电路的安装246.3 软件调试246.4 硬软件联调25结 论26参考文献27致谢28附录1：总电路图29附录2：太阳能控制器实物图30附录3：继电器切换电路实物图30附录4：太阳能控制器主程序31附录5：TLC5615程序设计34附录6：显示程序设计35附录7：AD转换程序设计39附录8：按键程序设计40第1章绪论 分布式发电与大电网的结合在20世纪被国内外许多专家学者认为是减少能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式和主要出路。诚然，分布式发电的确具有投资规模小、环保好和灵活性强等众多优点，但与此同时，分布式发电随着其发展也存在着诸多问题，例如，分布式电源单机接入成本过高、控制相对困难等。另外，分布式电源相对于整个大电网来说是一个不受其控制的不可控电源，因此，大电网不得不采取限制、隔离的方式来处理分布式电源，目的是为了减少对大电网的冲击。而且美国电气和电子工程师协会(IEEE)1547标准规定当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行。这一标准在很大程度上限制了分布式电源的有效发挥，也从中间接地限制了新能源的开发利用，也很难达到环保节能的目的。为解决此矛盾，为了能充分地利用分布式电源为电网和用户带来的效益和价值，一个自然的想法就是将地理上靠近、又都以分布式供电为主的电源及其负荷在一个比配电网还小的局部上形成自治系统，因此，在21世纪初，一些专家学者提出了一个更为崭新的概念微型电网（Micro-Grid）被提出来了，也就是当今被广泛熟知的微电网，相应地把微电网中的分布式电源改称为微型电源（Micro Source，MS），也简称微源。发展和研究微电网无论是对整个电网或用户都是一个福音，显然，微网概念的提出主要是解决分布式电源带来的技术、市场和政策上的问题，是为了最大发挥分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势。微电网的意义在于它：1)在微网内，用户就近取电和取热，能从整体上提高能源的利用率；2)微电源大部分使用的是清洁的可再生能源，而清洁能源的使用能实现CO2的低排放乃至零排放，从而显著地保护自然环境；3)对间歇式能源的发电特征，通过合理的网源协调控制策略，可以保证对主电网不造成较大的冲击； 4)能解决偏远地区供电问题；5)当主网发生某种扰动事故时，微电网能够无缝平滑地切换到独立运行（或称孤网运行状态）从主网脱离，而当主网扰动清除回复正常后，微电网又能重新与主网同步并入主网。本文描述了介绍了国外一些发达国家微电网的定义、结构、研究现状与发展方向; 阐述了我国微电网发展的特点与现状，对主要微电网支撑的能源部分进行了分析和研究，并设计出了太阳能和风能这两类微电源接入模块的硬件电路，结合区永源同学的控制电路实现了微电网在孤岛模式下的稳定运行。第2章 微电网概况2.1 微电网的定义目前，在国际上，一个统一的对微网的定义尚未形成，各国对微网的定义不尽相同，这主要是因为世界各国或组织对微电网的研究的重点有所差异。从1999年开始，著名美国电力可靠性技术解决方案协会（CERTS）首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响影响等方面进行了研究。在21世纪初，CERTS从结构、控制等方面详尽地阐述了微电网的概念：微电网是一种负责和微型电源共同组成的系统，它可以同时提热量和电能：微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量之间的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电安全等要求。欧盟微电网项目所提出的定义为：微网是利用分布式能源、储能装置和可控负荷共同组成的低压网络；容量范围从几百千瓦到几个兆瓦；能够与配电网并列运行，在上一级电网故障时可脱网自治运行，故障恢复后可重新并网。在日本较为认可的对微电网的定义是由三菱公司所提出的：微网是一种包含电源和热能设备以及负荷的小型可控系统，对外表现为整体单元并可以接入主网运行。在我国，结合我国发展状况，我国对微电网的定义为：微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相