毕业设计（论文）-基于风力发电的UPS电源设计.docVIP

目录1前言 1 1.1风力发电的国内外发展现状 1 1.2 UPS的基本知识 2 1.3 风力发电基本知识 2 1.3 风力发电与UPS的互联 3 2总体设计方案 4 2.1设计要求 4 2.2设计方案论证 4 3硬件电路设计 5 3.1电路构架及基本工作原理 5 3.2 主动PFC 电路 6 3.3 UPS 主功率变换电路 8 3.3.1 DC/DC主功率变换 8 3.3.2 SPWM 调制 10 3.4 主控电路 12 3.5 风力发电控制及市电充电部分 12 3.5.1风力发电控制 12 3.5.2市电充电部分 13 3.6 UPS的蓄电池部分 13 4软件系统设计 14 4.1 主程序设计分析 14 4.1 中断处理程序分析 15 5测试结果 16 5.1 无负载情况下测试 16 5.2有负载情况下测试 16 6应用前景 17 7 致谢 18 参考文献 19 附录1 PFC控制电路图 20 附录2 主控部分电路 21 附录3 程序清单 22 1前言 风是最常见的自然现象之一，是太阳对地球表面不均匀加热引起的空气流动，流动的空气具有的能量叫做风能。据世界气象组织（WMO）分析，地球上可利用的风能资源为200亿kW，是地球上可利用水能的20倍。中国陆地10m高度层可利用的风能为2.53亿kW，海上可利用的风能是陆地上的3倍，50m高度层可利用的风能是10m高度层的2倍，风能资源非常丰富。风能是一种技术比较成熟、很有开发利用前景的可再生能源之一因此，开发利用风能对世界各国科技工作者具有极强的魅力，从而唤起了世界众多的科学家致力于风能利用方面的研究。在本文中将提出一个基于风力发电技术的全新构架，将风能充分且高效的运用和融合到系统中。并对整系统和风力发电的的融合和技术革新进行论述。这个基于风力发电系统的研发不仅响应了党中央关于新能源建设和开发的伟大号召，对人类节能减排的伟大历史工程来讲也迈出了象征性的步伐。 1.1风力发电的国内外发展现状 近30年来，国际上在风能的利用方面，无论是理论研究还是应用研究都取得了重大进步。风能发电技术日臻完善，风能发电机单机额定功率最大已经到5MW，叶轮直径达到126m。今天，欧洲的风电已经能够满足4000万人生活的需要。欧洲风能协会预计2020年欧洲会有近两亿人完全使用风电，占欧洲人口的一半。德国的风电设备制造业已经取代了汽车制造业和造船业，成为德国第一大钢材用户，近[1]。 已经成为国际主流机型的兆瓦级机组在我国尚处于研制阶段，大型风机只能依赖进口或与外商合作生产。根据国家气象科学院的估算，我国陆地地面10米高度层风能的理论可开发量为32 亿kW，实际可开发量为2.53亿kW海上风能可开发量是陆地风能储量的3倍。内蒙古实际可开发量 0.618亿kW，西藏实际可开发量0.408亿kW，新疆实际可开发量0.343亿kW，青海实际可开发量0.242亿kW，黑龙江实际可开发量0.172 亿kW。 目前，中国除台湾省外累计风电机组1864 台，装机容量126.6万kW，风电场62个。中国“十一五”国家科技支撑计划重大项目“大功率风电机组研制与示范”支持1.5～2.5MW、2.5MW以上双馈式变速恒频风电机组的研制；1.5～2.5MW、2.5MW 以上直驱式变速恒频风电机组的研制；1.5MW 以上风电机组叶片、齿轮箱、双馈式发电机、直驱式永磁发电机的研制及产业化；1.5MW 以上双馈式风电机组控制系统及变流器、直驱式风电机组控制系统及变流器的研制及产业化；近海风电场建设关键技术的研究；近海风电机组安装及维护专用设备的研制；大型风电机组相关标准制定及风电技术发展分析等16 个课题的研究。“十一五”末，我国风电技术的自主研发能力将接近世界前沿水平[2]。 1.2 UPS的基本知识UPS的中文意思为“不间断电源”，是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使您不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中，主要起到两个作用：一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为计算机系统提供高质量的电源。UPS分在线式和后备式等，按设计电路工作频率分为工频机和高频机。从基本应用原理上讲，UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要元件，稳压稳频输出的电源保护设备。主要由整流器、蓄电池、逆变器和静态开关等几部分组成。 整流器：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电（DC），经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池