分布式太阳能农村户用系统的研制

【摘要】：传统的独立型太阳能光伏发电系统在农村供电系统应用中存在随着用户的用电需求的增大扩容难、成本高的问题。本文提出了一种新的太阳能光伏发电户用系统：分布式太阳能农村户用系统。通过用户之间的组网,进行电量借调,电量共享,达到降低单个家庭的用电成本,并为大功率用电设备的使用提供电源。本论文包括以下几个方面内容： 1)通过局部电力传输单元使用户间组成一个分布式能源网络。在本单元蓄电池电量亏欠情况下,通过电力共享通讯单元发出请求,系统在允许的情况下响应请求,实现电量共享。 2)系统的智能化控制单元是基于高性能的AT90CAN128为智能主控芯片的控制单元,其完成了本系统的蓄电池充放电管理、运行参数的实时采集和存储,控制参数的调整和修正以及多种电路保护等功能。 3)局部电力传输单元采用双向DC-DC变换器技术实现了硬件上的电量共享,负载均衡单元采用软件均流解决负载特性不均问题,为实现系统间的电力传输请求,使用了CAN现场总线进行系统级通讯,结合CAN2.0B协议,制定了电力共享通讯单元的数据通讯协议。 4)在WIN-GCC平台下,设计了系统的软件,实现了用户间的电量借调、蓄电池的充放电、方阵和蓄电池的电压和电流采集、CAN总线通信协议解析、蓄电池温度补偿和系统运行数据显示等功能。 5)以12V分布式太阳能发电系统为实验对象,对系统的功能进行了测试。测试结果证明,分布式太阳能农村户用系统的设计方案是可行的,对工程应用有一定的指导意义。 【关键词】：分布式发电 能源网络 双向DC-DC 电量共享
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 我国太阳能资源概况8-10
• 1.3 太阳能光伏发电现状与展望10-12
• 1.3.1 国外太阳能光伏现状与发展10-11
• 1.3.2 国内太阳能光伏现状与发展11-12
• 1.3.3 目前国内光伏能源产业存在的问题12
• 1.4 课题研究的主要内容和任务12-14
• 2 系统整体方案设计14-19
• 2.1 常见太阳能发电系统工作原理和构成部分14-17
• 2.1.1 太阳能发电系统工作原理14-15
• 2.1.2 太阳能发电系统构成部分作用15-16
• 2.1.3 太阳能发电系统应用场合16-17
• 2.2 分布式太阳能农村户用系统总体方案17-19
• 2.2.1 系统组成结构17
• 2.2.2 系统工作原理17-18
• 2.2.3 系统构成部分作用18-19
• 3 组建分布式太阳能农村户用系统关键部件分析19-42
• 3.1 分布式发电对太阳能电力系统的影响19-20
• 3.1.1 分布式发电概念19
• 3.1.2 分布式发电的特点19-20
• 3.2 局部电网电力传输单元20-39
• 3.2.1 常见DC-DC变换器拓扑结构分析20-32
• 3.2.2 推挽全桥双向DC-DC变换器工作原理32-39
• 3.3 负载均衡模块单元39-42
• 3.3.1 常见负载均衡方法简介40-41
• 3.3.2 负载均流方法的选择41
• 3.3.3 负载均流策略41-42
• 4 系统硬件设计42-58
• 4.1 智能控制单元硬件设计42-54
• 4.1.1 主控芯片电路设计42-45
• 4.1.2 电源电路设计45-47
• 4.1.3 PC机与单片机的接口电路47
• 4.1.4 温湿度数据采集电路47-48
• 4.1.5 LCD模块接口电路48-49
• 4.1.6 按键模块接口电路49
• 4.1.7 充电电压和充电电流采集电路49-51
• 4.1.8 MOSFET控制和驱动电路51-52
• 4.1.9 输入输出报警接口电路52-54
• 4.1.10 电量共享CAN总线通讯电路54
• 4.2 局部电网电力传输单元硬件设计54-58
• 4.2.1 主变压器的设计54-56
• 4.2.2 滤波电感的设计56
• 4.2.3 输出电容的设计56
• 4.2.4 主开关管的选择56-58
• 5 系统软件设计58-67
• 5.1 软件开发调试环境58
• 5.2 系统主程序设计58-59
• 5.3 功能模块程序设计59-67
• 5.3.1 LCD液晶显示模块59-60
• 5.3.2 键盘定时扫描模块60-61
• 5.3.3 系统参数采集模块61-62
• 5.3.4 系统参数存储模块62-63
• 5.3.5 蓄电池充电控制模块63-64
• 5.3.6 电量共享通信协议模块64-65
• 5.3.7 温湿度采集补偿模块65-67
• 6 实验结果分析67-71
• 6.1 系统样机参数67
• 6.2 双向DC-DC变换器实验分析67-68
• 6.3 系统蓄电池充放电实验分析68-69
• 6.4 系统均流实验分析69-71
• 7 结论和展望71-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75-76
• 致谢76-79
• 附录79-81

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