光伏直流微电网主动能量管理系统主控制器软件设计
随着能源技术的飞速发展，微电网在配电网中的应用愈加广泛，微电网作为一个单一可控的供电系统，具有配电网不可比拟的优势，再结合能量管理系统，利用主控制器对微网中的能量进行一定的控制，可以将主网和微网之间的优势相结合，提高能量利用效率。本文在研究了光伏直流微电网对配电网影响的基础上，提出了光伏直流微电网主动能量管理方案。在分析了微电网和主电网各个方面的用电需求后构建了光伏直流微电网主动能量管理系统。设计了AD采集程序，太阳能发电模块，蓄电池模块等光伏直流微电网主动能量管理模块，编写了液晶显示程序，AD电路数据采集程序，延时程序，主控制程序等。再通过与光伏直流微电网主动能量管理的硬件相结合，对光伏直流微电网主动能量管理系统进行调试实现了主控制器主要实现两大主要功能。第一对微电网中储能装置的能量进行储能控制和管理。第二是对主网和微电网之间的能量传输方向进行能量流动控制。关键词 微电网，主电网，主控制器，储能控制，能量流动控制
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外光伏直流微电网主动能量管理系统的发展及研究现状2
1.3课题的研究内容3
1.4论文内容安排4
2光伏直流微电网主动能量管理系统总体设计 4
2.1光伏直流微电网主动能量管理系统的组成 5
2.2 光伏直流微电网主动能量管理系统的功能需求分析 5
3光伏直流微电网主动能量管理系统主控制器硬件 6
3.1硬件系统的构成6
3.2硬件模块设计6
4光伏直流微电网主动能量管理系统主控制器软件设计12
4.1主控制器软件主程序设计 13
4.2主控制器模块设计 14
4.3光伏控制模块设计 16
4.4蓄电池模块设计 17
4.5液晶显示模块设计 21
4.6逆变器模块设计 22
5主控制器系统调试过程及结果 24
5.1系统调试过程 24
5.2系统调试结果 24
结论 29
致谢 30
参考文献31
附录1：系统电路图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
33
附录2：主控制程序34
1 绪论
1.1研究背景及意义
随着21世纪的到来最近的二十年来科技日新月异，人们对于高效，环保的新能源的需求己使经济高效清洁电能的使用成为科研人员主要探寻和研究的方向之一。短短几十年伴随着经济的飞速发展，用电负荷增加的速度令人吃惊，传统电网供电的弊端也慢慢凸显出来，这些弊端影响了主电网供电的稳定性和安全性，因此使得主电网供电的电能质量不能满足用户需求。同时人类环保意识的觉醒和增强，又促进高效安全节能环保电力产业的发展成为电力能源发展的首选目标。其中光伏发电有着方便、节能、环保等优点，而且光伏发电技术可以有效提高电能的供给又是电力发展的重要技术。所以，光伏发电技术在电力行业中得到了相当广泛的运用。而将太阳能发电板与储能装置通过电力设备组合构成一个微电网系统，尤其是直流微电网系统，既可以缓解主电网负荷过重造成的电能质量下降，对主电网提供电能支持，又可在主电网故障时保证为独立运行用电设备提供电能。
在2011年时，美国的一位教授最先对微电网的做出了详细定义，微电网是由分布式发电单元（本次设计为光伏发电单元）、储能装置（蓄电池）、A/D转换器、用电负荷（灯泡）以及控制保护设备等电力电子器件组合而成的可以独立运行的电力系统。微电网起到了极大的作用，无论是对分布式电源还是对主电网而言。微电网供电的最大作用是既可以孤岛运行独立对负载进行供电，又可以并网将自身电能传输与主电网;而对于主电网来说，并网运行时微电网所提供的电能可以在主电网用电负荷过重时有效缓解其供电压力，所以微电网技术的使用对实现电网的智能化极具意义[1]。
微电网概念提出的其中一个主要目的就是使分布式发电与传统的发电模式相结合，解决不同地区在地貌，技术和经济条件等方面的限制而导致的电力供应不足的问题，使得微电网技术技术在各种不同条件下都能起到有效的作用，以便大众清晰地认识并接受分布式电源，我们广泛的利用分布式电源的原因是为了满足用户们日益增长的用电需求以及调高供电的可靠性。与传统的发电模式比较，微电网与主电网相结合的模式更加可以满足不同用户的用电需求，在小范围区域用电中可以减少线路损耗，因为微电网供电不需要高压输电，化简了电压转换的过程，而且在建造的投资和运行的维护费用方面都低于传统发电。微电网的作用是可以对主电网进行电能支持减轻负载的负担以及使得分布式发电的优势得到能完全的释放。
1.2 国内外光伏直流微电网主动能量管理系统的发展及研究现状
微电网的概念首先是由美国提出的。美国CERTS合作组织，由美国的电力集团、伯克利劳伦斯国家实验室等研究机构组成，美国CERTS合作组织对微电网的定义是通过分布式发电电源再通过各种电力电子设备相互连接再与负荷构成的系统，而对于该定义中的关键问题CERTS合作组织都做出了详尽的解答。历来人们对于交流微电网的研究力度更胜于直流微电网，但是比较而言直流微电网更加有利于电能变换环节的减少和电能质量的提高，更何况最近几年分布式发电的研究和应用都在的不断增加，所以直流微电网也受到了更多科研人员和用户的关注[2]。
日本因为其国情的考虑，即国内资源严重不足，用电负荷过大，国土资源限制等等原因，也是较早研究微电网的国家之一。日本对于微电网的研究重点是出于对国情的考虑而开展的旨在合理利用资源、满足用电需求以及节省土地资源等几个方面。所以日本对微电网概念定义更加符合日本国情，他们在微电网的定义中加入了传统电源供电以外微电网可以独立供电的系统。在二十一世纪初日本就己经建立了多个“微电网区域内独立供电”的微电网测试平台。
在欧洲，因为其强大的地域关系与科技优势所以他们的微电网的特点是广泛和智能，他们追求的是分布式发电与集中发电两者相得益彰的发展，所以他们凭借着高智能技术和先进的电力电子技术，已经取得了不少显著的成果，例如07年时，罗马尼亚的著名理工大学就设计研发了一种直流微电网结构。
而现在，在国内微电网的研究仍然处在初步的探索之中，但是结合我国的实际国情即拥有丰富的可再生能源的国情，自二十一世纪初至今，国内对于微电网的研究的投入和产出都在的不断增加，目前对于微电网的研究已经被列入了几个重要的国家级的能源计划。由此我们不难看出现在在我国微电网的研究已经受到相当程度的重视。
目 录
1 绪论 1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外光伏直流微电网主动能量管理系统的发展及研究现状2
1.3课题的研究内容3
1.4论文内容安排4
2光伏直流微电网主动能量管理系统总体设计 4
2.1光伏直流微电网主动能量管理系统的组成 5
2.2 光伏直流微电网主动能量管理系统的功能需求分析 5
3光伏直流微电网主动能量管理系统主控制器硬件 6
3.1硬件系统的构成6
3.2硬件模块设计6
4光伏直流微电网主动能量管理系统主控制器软件设计12
4.1主控制器软件主程序设计 13
4.2主控制器模块设计 14
4.3光伏控制模块设计 16
4.4蓄电池模块设计 17
4.5液晶显示模块设计 21
4.6逆变器模块设计 22
5主控制器系统调试过程及结果 24
5.1系统调试过程 24
5.2系统调试结果 24
结论 29
致谢 30
参考文献31
附录1：系统电路图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
33
附录2：主控制程序34
1 绪论
1.1研究背景及意义
随着21世纪的到来最近的二十年来科技日新月异，人们对于高效，环保的新能源的需求己使经济高效清洁电能的使用成为科研人员主要探寻和研究的方向之一。短短几十年伴随着经济的飞速发展，用电负荷增加的速度令人吃惊，传统电网供电的弊端也慢慢凸显出来，这些弊端影响了主电网供电的稳定性和安全性，因此使得主电网供电的电能质量不能满足用户需求。同时人类环保意识的觉醒和增强，又促进高效安全节能环保电力产业的发展成为电力能源发展的首选目标。其中光伏发电有着方便、节能、环保等优点，而且光伏发电技术可以有效提高电能的供给又是电力发展的重要技术。所以，光伏发电技术在电力行业中得到了相当广泛的运用。而将太阳能发电板与储能装置通过电力设备组合构成一个微电网系统，尤其是直流微电网系统，既可以缓解主电网负荷过重造成的电能质量下降，对主电网提供电能支持，又可在主电网故障时保证为独立运行用电设备提供电能。
在2011年时，美国的一位教授最先对微电网的做出了详细定义，微电网是由分布式发电单元（本次设计为光伏发电单元）、储能装置（蓄电池）、A/D转换器、用电负荷（灯泡）以及控制保护设备等电力电子器件组合而成的可以独立运行的电力系统。微电网起到了极大的作用，无论是对分布式电源还是对主电网而言。微电网供电的最大作用是既可以孤岛运行独立对负载进行供电，又可以并网将自身电能传输与主电网;而对于主电网来说，并网运行时微电网所提供的电能可以在主电网用电负荷过重时有效缓解其供电压力，所以微电网技术的使用对实现电网的智能化极具意义[1]。
微电网概念提出的其中一个主要目的就是使分布式发电与传统的发电模式相结合，解决不同地区在地貌，技术和经济条件等方面的限制而导致的电力供应不足的问题，使得微电网技术技术在各种不同条件下都能起到有效的作用，以便大众清晰地认识并接受分布式电源，我们广泛的利用分布式电源的原因是为了满足用户们日益增长的用电需求以及调高供电的可靠性。与传统的发电模式比较，微电网与主电网相结合的模式更加可以满足不同用户的用电需求，在小范围区域用电中可以减少线路损耗，因为微电网供电不需要高压输电，化简了电压转换的过程，而且在建造的投资和运行的维护费用方面都低于传统发电。微电网的作用是可以对主电网进行电能支持减轻负载的负担以及使得分布式发电的优势得到能完全的释放。
1.2 国内外光伏直流微电网主动能量管理系统的发展及研究现状
微电网的概念首先是由美国提出的。美国CERTS合作组织，由美国的电力集团、伯克利劳伦斯国家实验室等研究机构组成，美国CERTS合作组织对微电网的定义是通过分布式发电电源再通过各种电力电子设备相互连接再与负荷构成的系统，而对于该定义中的关键问题CERTS合作组织都做出了详尽的解答。历来人们对于交流微电网的研究力度更胜于直流微电网，但是比较而言直流微电网更加有利于电能变换环节的减少和电能质量的提高，更何况最近几年分布式发电的研究和应用都在的不断增加，所以直流微电网也受到了更多科研人员和用户的关注[2]。
日本因为其国情的考虑，即国内资源严重不足，用电负荷过大，国土资源限制等等原因，也是较早研究微电网的国家之一。日本对于微电网的研究重点是出于对国情的考虑而开展的旨在合理利用资源、满足用电需求以及节省土地资源等几个方面。所以日本对微电网概念定义更加符合日本国情，他们在微电网的定义中加入了传统电源供电以外微电网可以独立供电的系统。在二十一世纪初日本就己经建立了多个“微电网区域内独立供电”的微电网测试平台。
在欧洲，因为其强大的地域关系与科技优势所以他们的微电网的特点是广泛和智能，他们追求的是分布式发电与集中发电两者相得益彰的发展，所以他们凭借着高智能技术和先进的电力电子技术，已经取得了不少显著的成果，例如07年时，罗马尼亚的著名理工大学就设计研发了一种直流微电网结构。
而现在，在国内微电网的研究仍然处在初步的探索之中，但是结合我国的实际国情即拥有丰富的可再生能源的国情，自二十一世纪初至今，国内对于微电网的研究的投入和产出都在的不断增加，目前对于微电网的研究已经被列入了几个重要的国家级的能源计划。由此我们不难看出现在在我国微电网的研究已经受到相当程度的重视。
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