能源是發展國民經濟和提高人民生活水平的重要物質基礎，因此開發新型能源是緩解能源緊缺狀況、提高企業經濟效益和保護環境的重要措施。在目前眾多可再生能源與新能源技術開發中潛力最大、最具開發價值的是風能和太陽能，并且太陽能和風能具有極強的互補性。本作品就是以風力發電和光伏發電作為控制對象而設計的，本控制器具有可靠性高，能源利用率高，成本低等特點。
首先介紹國內開發新能源的背景及風光互補發電的發展狀況，提出了研制風光互補控制系統的可行性，并確定系統的總體設計方案。
其次介紹風光互補控制系統硬件組成、系統各個功能以及系統的軟件設計，著重介紹了系統的主電路原理圖，控制電路原理圖，軟件設計的流程圖以及技術亮點。
  最后系統概括了本控制器的狀態顯示和功率切換等創新點，以及結合當前市場的發展趨勢預計該控制器說的應用前景。
關鍵詞：風光互補，狀態顯示，功率切換,高可靠性，高利用率
國內開發新能源的背景
改革開放30多年來，中國經濟有了飛速發展，也付出了相當大的資源和環境代價。發達國家工業化200多年遇到的環境問題，在我國30多年的快速發展中集中出現，使我國，能源供應日益緊張，環境污染日趨嚴重，常規能源面臨日益枯竭的窘境。改變不可持續的發展方式，開發新能源已成為當務之急。
2005年，我國在社會經濟發展的“十一五”規劃綱要中，首次提出約束性的量化節能減排目標：到2010年，我國單位GDP能耗由2005年的1.22噸標準煤下降到1噸標準煤以下，降低20%左右；單位工業增加值用水量降低30%。主要污染物排放總量減少10%。去年，我國政府再次提出了新的目標，即到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%至45%，非化石能源占一次能源消費的比重達到15%左右。
能源是發展國民經濟和提高人民生活水平的重要物質基礎，因此開發新型能源是緩解能源緊缺狀況、提高企業經濟效益和保護環境的重要措施。在目前眾多可再生能源與新能源技術開發中潛力最大、最具開發價值的是風能和太陽能。風能和太陽能具有極強的互補性，但是風能和太陽能發電的功率會隨著外部環境的變化而變化，因此在風能和太陽能的利用過程中迫切需要控制器來使風能和太陽能的輸出功率和電壓維持在一個比較穩定的范圍內，提高風能和太陽能的利用率。
本設計就是一款基于單片機作為處理器的具有電壓實時監測的小型風光互補發電系統的高效控制器。
一、系統總體設計框圖
本系統的主要功能如下：
（1）主電路具有短路保護,過載保護，系統安全可靠性高。
（2）輸出電壓穩定，可以有效利用的電壓范圍廣。
（3）實時準確地控制輸出電壓，并帶有故障檢測和顯示功能。
（4）蓄電池和負載所需的功率可以通過風力發電機和光伏電池提供，也可以切換到電網。
（5）電路簡單，成本低，供電可靠性高。
（6）電路強弱電可靠隔離，安全系數高。
   該控制器采用單片機對風力發電機和光伏電池組的輸出電壓進行實時監測，根據輸入電壓的大小確定電力MOSFET的導通時間，使負載輸出電壓和蓄電池的充電電壓快速穩定，提高了風能和太陽能的利用率，實現能源的高效率用。
二、控制器技術亮點
1 可充電的電壓范圍廣，風光互補性強
  風力發電機和光伏電池板輸出電壓為0－18V，當風力發電機或者光伏電池板輸出電壓達到7V時就可以給12V的蓄電池和負載供電，風光互補性強，可充電電壓低，實現了風能和太陽能的高效利用。
2可以在風光發電和電網之間自由切換
  在正常情況下，由風力發電機和光伏電池給蓄電池和負載供電，當天氣條件非常惡劣時，比如連續幾天的陰雨天氣和風速很低時，蓄電池儲存的能量耗盡，為了使系統和負載正常工作，將由電網給負載供電。減小了外界氣候條件對系統的影響，提高了負載供電的可靠性。
3 系統各個部分均設有狀態檢測和狀態顯示
  系統的各個部分都設有相應的LED燈來顯示當前系統各個部分運行的狀態。可以很方便的幫助系統的操作人員了解系統的運行狀態。
三、作品結構原理圖
1 系統硬件結構圖
系統的主電路原理圖
系統的控制電路原理圖
2系統程序框圖
四、作品實物外形照片
主電路實物照片
控制電路實物照片
系統的實物照片
五、創新點及預計應用前景
  狀態顯示和功率切換是本控制器的最大亮點和創新點，通過單片機對系統的各個部分進行檢測進而通過LED燈顯示出來，很方便的幫助系統的操作人員了解系統的運行狀態。而功率在風光發電和電網之間的自由切換減小了外界氣候條件對系統的影響，提高了負載供電的可靠性。控制器采用單片機作為主控制芯片，成本比較低，市場競爭里比較強。
在眾多可再生能源與新能源技術開發中潛力最大、最具開發價值的是風能和太陽能，并且風能和太陽能具有極強的互補性，風能和太陽能的利用技術發展迅速，風光發電系統在邊遠地區的照明用電，城市路燈照明系統，通信基站以及海上浮標等小功率用電場合有著廣泛的應用。目前，國家正在大力號召和扶持風能和太陽能產業，風能和太陽能發電在未來的能源應用中將會發揮越來越重的作用，若本控制器拖入到市場中，將會發揮巨大的經濟效益和社會價值。
參 考 文 獻
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