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自动气象站风光互补供电系统

余兴国  
【摘要】:随着智能控制技术的飞速发展,自动气象站在气象领域迅速普及,但其独有的供电要求也制约着它的发展。为解决传统自动气象站野外观测和突发事件气象观测供电困难的问题,提高自动气象站自供电的可靠性、适用性和配置的灵活性,研制适合于自动气象站供电需求的风、光与蓄电池能量互补供电系统,具有重要的实际意义。 根据自动气象站供电需求与特点,利用风能和太阳能在时间和空间上的互补性,提出了自动气象站的风光互补供电方式,分析了风光互补供电系统的工作原理及其运行特性,设计了整个自动气象站供电系统。 为提高资源的利用效率,研究了风力发电和太阳能发电控制策略,结合本系统的实际情况,提出了一种恒压控制法与滞环比较法相结合的新型控制策略来对光伏发电进行控制,同时,采用新型的磷酸铁钒锂离子电池作为储能装置,并加入了太阳能电池板跟踪系统。 在自动气象站风光互补供电系统的硬件设计上,采用模块化的设计思路,研究了各部分功能电路实现方法,设计了一个以ATMega16L单片机和BQ24610芯片为控制核心,包括风力发电支电路、光伏发电支电路、蓄电池充放电主电路、电压电流采样电路、PWM控制电路以及一系列的外围辅助电路的风光互补控制器。 在软件方面,研究了合理准确的能量管理策略对整个系统进行控制,采用模块化结构,编写了主程序、光伏发电和风力发电控制子程序、蓄电池充放电子程序等一系列程序。 经过对整个供电系统实验调试以及实际运行测试,结果表明本系统完全能够满足自动气象站供电需求,达到了系统预期的设计目的,验证了系统设计以及软硬件设计的可行性。


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