风光互补测量系统_毕业设计论文(编辑修改稿)

风光互补测量系统_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

充电。 如此往复，振荡不止。 根据充放电电荷平衡原理得：IRt0=UiRT (27)输出脉冲频率为：基本原理：将被测电压转换成与其成比例的脉冲宽度的差。 图26脉宽调制式原理图工作原理：积分器：输入有被测Ux、基准177。 Ur、方波节拍177。 Uc；输出电压U0。 比较器：积分器输出U0与零电平比较。 逻辑控制电路控制电子开关：当U00时，电子开关接+Ur；当U00时，电子开关接 Ur，形成负反馈系统。 177。 Uc方波发生器：由时钟脉冲经分频控制，周期为工频周期的整数倍，以提高抗干扰能力；幅值满足Uc︱Uxmax︱+︱Ur︱,以保证节拍方波对调宽周期的控制，兵士系统稳定性和比较器不灵敏区影响减小。 根据积分电容充放电电量相等得：当R1=R2时，有Ux=T2T1TUR (210)式中节拍周期T=T1+T2为常数（其中T1为+Ur计入时间，T2为Ur计入时间）。 第3章 风光互补系统的数据测量系统设计数据测量系统是采用数字式的电压表和电流表测量风光互补发电系统的发电电压和发电电流。 数字式的表头相比于指针式的表头，可以更加方便的读出被测数据，在工程实践中比较实用，而精度相对差一些，但足以满足测量系统的误差要求，所以采用数字式电压表电流表。 因此数据测量系统分为两个部分：测量部分和供电部分。 测量部分主要功能就是测量风光互补发电系统的发电电流和发电电压，是数据测量系统的核心部分；供电部分的主要功能是给数字式电压表和电流表提供电源，是整个测量系统正常工作的基础。 首先，被测电压信号进入A/D转换器，FPGA中控制信号模块发出控制信号，启动A/D转换器进行转换，其采样得到的数字信号数据在相应的码制转换模块中转换为显示代码。 最后译码驱动模块发出显示控制与驱动信号，驱动外部的LCD模块显示相应的数据。 通过外部的键盘，可以手动对系统进行复位控制和档位选择，不同的档位决定不同的电压输入范围，在程序中实现自动转换。 基本工作原理框图如下图所示。 图31 电压表系统工作原理图试验中，我们所建立的光伏发电系统的发电电压为060V，发电电流为020A，根据要求，所选取的电压表信息如下：表31 电压表生产厂家型号电源规格苏菲尔仪器SF5135DVDC 5VDC 200V图32数字电压表电流实际测量的是物理量也是电压。 所以不能直接将电流表串接到光伏板的发电电路中，因为发电电流过大，远远超过电流表允许通过电流的范围，所以需要一个分流器，将电流表并联在分流器两端，测量分流器电压，分流器两端电压与电流表的读数线性变化，从而实现测量回路中的电流。 基本电路图如下图所示：图33 电流表原理图试验中，我们所建立的光伏发电系统的发电电压为060V，发电电流为020A，根据要求，所选取的电流表信息如下：表32 电流表生产厂家型号电源规格苏菲尔仪器SF5135V5VDC 20A/75mV图34 数字电流表选择与电流表表头相对应的分流器，其规格为 DC 20A/75mV。 当分流器两端的电压为0V时，电流表读数为0A；当分流器两端的电压为75mV时，电流表读数为20A，呈线性变化。 测量部分中所采用的电流表和电压表的额定工作电压均是DC 5V，所以供电部分就要为其提供DC 5V的电源。 通常可以把AC 220V转换为DC 5V，为电压表和电流表供电。 但考虑到风光互补发电系统工作的场所，有的地方缺少市电的、人烟稀少的地方，所以把AC 220V转换为DC 5V就行不通了。 因此，可以把风光互补发电系统作为供电电源，即风光互补发电系统不仅是测量系统测量发电电流和发电电压的对象，也为测量系统提供DC 5V电源。 此时，测量系统也会消耗风光互补发电系统的一部分电能，但它所消耗的功率很小，与其他负载所消耗的电功率相比，可忽略不计，不影响风光互补发电系统的发电量。 最后为了系统能够更加稳定工作，将上述两种供电模式相结合为测量系统供电，两种供电模式可自由切换。 LM7805三端稳压器LM7805 系列3端正稳压电路,一般使用的是TO220 封装，能提供DC 5V固定的输出电压，应用范围广。 内含过流、过热和过载保护电路。 带散热片时，输出电流可达1A。 虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流[9]。 图35a LM7805外形及引脚排列 图35b LM7805功能框图 AC 220V转换为DC 5V作为供电电源工作原理如下图：图36 AC 220V转换为DC 5V作为供电电源工作原理图从图37的电路图看，220V的交流电通过一个220V转9V的变压器，转变为9V的交流电。 在变压器后面，由全桥整流模块，将9V的交流电整流为直流电。 整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个330uF/25V的电解电容。 电容C1后面并联了1kΩ的电阻R1和一个发光二极管，电阻R1的作用是防止发光二极管被烧坏，发光二极管的作用是显示电路的工作状态，二极管亮时电路正常工作。 变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C1两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器的元件。 因为需要输出5V的电压，所以选用LM7805稳压芯片。 7805前面的字母可能会因生产厂家不同而不同。 LM7805最大可以输出1A的电流，内部有限流式短路保护，短时间内，例如几秒钟的时间，输出端对地（2脚）短路并不会使7805烧坏。 三端稳压器后面即一个105电容（1μF），这个电容具有滤波和阻尼的作用。 滤波可以滤除交流噪声使输出电流更平稳，阻尼可以减小电源内部高频内阻。 最后在C2两端接一个输出电源的插针，就可以用于与负载相连，提供5V直流电。 图37 AC 220V转DC 5V电路图 图38a 试验AC 220V转DC 5V（不工作） 图38b 试验AC 220V转DC 5V（工作）说明：发光二极管亮时，电路正常工作输出电压为5 V；发发光二极管不亮时，输出电压为0 V。 LM2576开关型降压稳压器LM2576系列的稳压器是是单片集成电路，能提供降压开关稳压器（buck）的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力。 ，5V，12V，15V，还有可调整输出的型号。 这些稳压器内部含有一个频率补偿器和将外部元件的数目减到最少，使用简便。 在指定输入电压和输出负载条件下保证输出电压的177。 4%误差，以及振荡器频率的177。 10%误差，还包括外部的断开电路，特征有50μA待机电流[10]。 特点： ①，5V，12V，15V，和可调节输出的型号； ②（HV型号57V）最大177。 4%； ③； ④输入电压范围广，40V至HV型号的60V（LM2576最大电源电压为45V，LM2576HV最大电源电压为63V）； ⑤需要4个外部器件支持； ⑥52kHz固定频率内部震荡器。 图39a LM2576外形及引脚排列图39b LM2756内部电路图工作原理如下图：图310风光互补发电系统作为供电电源工作原理图从图311的电路看，光伏板可以提供最大为60V的电压，所以需要将60V的直流电降压为5V输出。 在光伏板后面，先要并联一个电解电容Cin作为输入电容。 这个电容是一个加在输入端和地之间的低等效电阻（Low ESR）的铝或钽旁路电容，它可以防止在输入端出现过大的瞬态电压，同时为LM2576 在每次开关时提供瞬态电流。 对输入电容而言，最重要的参数是耐压和均方根电流（纹波电流）。 在最大环境温度为40℃时。 根据以上要求同时参考LM2576说明书中给出的典型应用的例子——可调节输出电压电路，选择100μF、耐压75V的铝电解电容作为输入电容。 在输入电容后经LM2576HVADJ芯片，实现降压。 LM2576HVADJ芯片的输入电压为060V，最大输入电压为63V。 （LM2576ADJ芯片的输入电压为040V，最大输入电压为45V。 在试验中，输入电压为11V，考虑到节约试验成本，用LM2576ADJ代替LM2576HVADJ进行试验）。 输出电压由以下公式确定：VOUT=VREF(1+R2R1) (31)R2=R1(VOUTVREF1) (32)其中，VREF=，R2为可调电阻。 可以通过调节R2来调节输出电压的大小。 例如，当R1=，R2=，输出电压VOUT=5V。 LM2576HVADJ芯片有5个引脚：1 脚Vin—输入电压端，2脚OUTPUT—稳压输出端，3脚GND—接地端，4脚 FEEDBACK—反馈端，5脚ON/OFF—控制端。 5脚输入电平可用于控制LM2576的工作状态。 5脚输入电平与TTL电平兼容。 当输入为低电平时，LM2576正常工作；当输入为高电平时，LM2576停止输出并进入低功耗状态。 在LM2596的应用中，需要一个吸纳二极管来为电感电流（当开关闭合时）提供通路，这必须是一个快速二极管且要靠近LM2596，管脚要短、相连接的导线也要短。 由于肖特基二极管开关速度快、正向压降小，所以，使用中其性能很好，特别是在输出电压低的应用中（5V）。 所以选择肖特基二极管D1 MBR360。 LM2576ADJ芯片后的电感L1为储能电感。 在多数情况下，LM2576ADJ芯片为连续工作模式，它能够提供更大的输出功率，同时，峰值开关电流、电感电流、二极管电流和输出纹波电压很小。 但是，这就需要更大的电感以维持流过电感中的电流的连续性，尤其是在输出负载电流小或输入电压高的情况下。 参考LM2576说明书中给出的典型应用的例子——可调节输出电压电路，选择100μH的电感。 输出电容COUT是用来对输出滤波以及提供调整器环路的稳定性的。 必须使用小阻抗或低等效电阻（LOW ESR）的电解电容或固态钽电容。 如果电容的ESR太小，就有可能使反馈环路不稳定，导致输出端振荡。 若电容值太大，反而会在某些情况（负载开路、输入端断开）对器件造成损害。 参考LM2576说明书中给出的典型应用的例子——可调节输出电压电路，选择1000μF、耐压25V的铝电解电容作为输出电容。 最后在C2两端接一个输出电源的插针，就可以用于与负载相连，按公式（31）和（32）调节R2的大小，就能提供5V直流电。 图311 风光互补发电系统作为供电电源电路图图312 DC 60V电降压DC 5V。