风电光伏电互补电源装置设计说明书_毕业设计.doc

太阳能自动跟踪装置设计说明书
学校:桂林电子科技大学
院(系):机电工程学院
专业:建筑环境与设备工程


作品内容简介
本作品由太阳能装置和风能装置两部分组成。
太阳能装置部分:该部分有太阳能电池板、涡轮蜗杆、步进电动机、控制电路组成。此控制系统根据当地每日日出时刻设定太阳能电池板初始朝向,使之与晨线平行,同时根据一个恒星日长度(23小时56分4秒),预设步进电机转速,使太阳能电池板始终正对太阳,实现最大功率跟踪。白天装置通过单片机控制步进电机的转动,步进电动机控制蜗轮蜗杆传动以保证此装置按设定的速度转动,使硅太阳能电池板最大限度地正对太阳光线,太阳光照射到太阳能电池极板产生的电流对蓄电池充电;太阳落山之后,一方面通过单片机的控制步进电机驱动蜗轮蜗杆转动,使装个装置按原来的方向返回到初始位置,次日继续跟踪;另一方面由蓄电池直流或交流供家庭用电使用。
风能装置部分:该部分由机头、叶片、发电机、尾翼、转体组成。叶片用来接受风力并通过机头转为电能,尾翼是叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能,转体能是机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能。风力发电机因风量不稳定,需经充电器整流,在对蓄电池充电,才能保证稳定输出电流,以供家庭使用。当阴雨天时,风速较大时可以实现单片机控制风力发电,并使太阳能板停止转动,从而有效地利用太阳能板。
本作品通过太阳能、风能绿色能源作为互补原动力,保证全年无间断供电
摘要
该作品以太阳能、风能绿色能源作为原动力,最大效率地将太阳能、风能转化为电能。装置由太阳能电池硅板、可控电机、蜗轮蜗杆、风力发电机等器材组成,在晴天时,利用单片机控制电机、通过蜗轮蜗杆的转动控制使太阳能电池板始终正对太阳,实现最大功率跟踪;晚上,电池板回到初始位置,保证第二天继续跟踪太阳;在阴雨天或是阳光不强的时候,风能发电同样能满足供电需要。利用太阳能和风能的互补性,保证全年无间断供电。
该装置克服了机械与电气方面问题,保证绿色能源应用效益高,采能效率高,跟踪精度高,装置传动方式简单、可靠。
作品易于搬运,成本低,适合于偏远山区、高原地区或游牧地区使用,如能正常投入生产使用,其投资回收、盈亏平衡、ENPV、EIRR、ENPVR等技术经济指标均可实现在正常范围之内。
关键:太阳能风能电源
一、研制背景及意义
虽然现在国家在逐步实现“村村通”的电力工程,但是对于许多偏远山区,高原地区或是游牧地区,要实现电线到户,家家通电是很难做到的;但是在这些地区,太阳能和风能都相对丰富,在通常情况下,白天太阳光强,夜晚风多,夏季日照好风弱,冬春季节风大,而阳光相对较弱,所以我们利用太阳能板和风力发电的模式把这两种形式的能量转化为电能,为他们提供生活必须的电能。
目前的在市场上也有太阳能与风能相结合的发电装置,但是还存在以下不足:①产能功率不稳定,因为缺乏跟踪,产能功率会随着太阳光线的移动角度而发生不断的变化,这种变化给电路带来相当的麻烦;②风能收集不稳定:由于风向的改变,风力时大时小,在收集过程中能量不稳定;③太阳能板稳定性较差:有的太阳能系统没有考虑风速对其的影响,在遇到较大风速时可能会使其损坏;④产品价格较昂贵,因为原材料的限制,其产品价格降不下来,这实际上是该产品一个相当大的制约瓶颈。
本作品以太阳能、风能绿色能源作为原动力,采用最简单的单轴跟踪方式,简单方便,并且能实现全天全自动的跟踪,最大限度的提高太阳跟踪精度,完美实现适时跟踪,最大限度提高太阳光能利用率;此外还配合风能发电,在阴雨天或是太阳光不强的时候,同样能实现供电需要。该自动跟踪装置价格实惠、性能稳定、结构合理、跟踪准确、方便易用,能充分体现节能减排的设计理念。本作品结构生产技术简单易产,成本费用比较低,适合于许多偏远山区,高原地区或是游牧地区使用,如能正常投入生产使用,其投资回收、产量销售、盈亏平衡、ENPV、EIRR、ENPVR等技术经济指标均在正常范围之内。
二、设计方案
电器控制
①装置的整体电路设计
太阳能光伏电池
主蓄电池
降压/稳压
电路
单片机主控模块
步进电机
电机驱动模块
稳压电路
风力发电机
备用电池
斩波升压电路
②太阳能装置部分:
(1)控制系统图示
电气部分采用开环自动控制。控制过程简单稳定。采用STC89C51+TBH6404+四相八排步进电机,实现电池板的对日追踪。该系统最大功耗模块为步进电机(),其余部分皆为小功率元件(小于1瓦)。
单片机
数码管时间显示
键盘
(调整时间)
步进电机驱动模块
控制设计
单片机程序设计:以24小时为一个周期,从早上6点30分到晚上7点,每半个小时调整一次太阳能电池板朝向角度,,晚上7点从新将电