基于單片機的微電網(wǎng)控制運用范文

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【摘要】微電網(wǎng)技術可以提高電力系統(tǒng)，能夠解決傳統(tǒng)分布式發(fā)電，在面臨突發(fā)自然災難或是人為災難時起到抗災能力,更大程度上減少電力輸送距離問題,并且降低電線的成本投資,確保微電網(wǎng)在電力系統(tǒng)的基礎上使用更經(jīng)濟、更有效和性能更安全。結合近代微電網(wǎng)發(fā)展的自身技術等相關問題，并和單片機進行分析與探討研究應用，且對微電網(wǎng)的發(fā)展應用作了展望方向。

【關鍵詞】微電網(wǎng)；單片機；供電穩(wěn)定性；智能化控制

1研究現(xiàn)狀

微電網(wǎng)是分布式發(fā)電的一種網(wǎng)絡結構，是由電力裝置、電力負荷和分布式供電電源構成，是現(xiàn)代全新的發(fā)配電力供電系統(tǒng)，可以作為電力系統(tǒng)單獨運行、并網(wǎng)運行等，并能有效的將分布式供電電源并網(wǎng)轉化成可控性的微電網(wǎng)并網(wǎng)，為電網(wǎng)質(zhì)量也起到了安全性能提高、為穩(wěn)定運行提供了有力保障。

2微電網(wǎng)研究

微電網(wǎng)它是很小的一種規(guī)模式分散獨立系統(tǒng)，主要是由電力裝置、電力負荷和服務功能組成，并能實現(xiàn)很高的能源效率綜合利用。目前采用了大量的先進電力技術手段，將燃氣輪、光伏發(fā)電、風電、能源電池等儲能設備裝置融合在一起。這樣一來更有力提高各地的供電區(qū)域能源的供電充足得到保障、在安全性、穩(wěn)定性確保了電壓，減低內(nèi)部能量損耗，同時大電網(wǎng)和微電網(wǎng)互為備用，并能為廣大用戶提供不間斷的電源需求。

3單片機研究設計系統(tǒng)硬件電路設計：

3.1主控芯片

本系統(tǒng)硬件電路所運用宏晶科技公司的STC89C52單片機作為電路控制核心，芯片性能具有超強抗干擾、低功耗、高性能多位微控制器，是目前理想的首選芯片并跟微電網(wǎng)結合控制，內(nèi)部具有8K內(nèi)存大小可編程Flash存儲器在系統(tǒng)里面反復擦寫。STC89C52具有40個引腳，4個8位并行I/O端口，分別有：P0、P1、P2、P3、每個端口有8個引腳，通過燒寫不同的程序，輸出不同的指令功能整個芯片共有32根I/O口端口。9引腳是復位、10、11引腳是程序燒寫端口、20、40引腳是芯片電源正負供電腳、18、19引腳是時鐘振蕩，接12MHZ晶振。同時具有1個雙位異步串行I/O端口，里面并具有4個外部中斷源，2個串行中斷，共6個中斷源可編程UART串行通道。還有一個7向量4級中斷結構全雙工串行口，3級加密段位，3個16位可編程定時計數(shù)器中斷功能。STC89C52具兼容MCS51指令系統(tǒng)的存儲器系統(tǒng)，由8K可反復擦寫FLASHROM，和128B內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲器為之組成的一款低功耗、實用性的單片機。

3.2STC89C52單片機主要特性

（1）具有5個中斷源的中斷控制系統(tǒng)、2個串行中斷。（2）芯片內(nèi)部具有振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，通過晶振體頻率為12MHz和103、104pf微調(diào)電容外接。（3）芯片有四個8位并行I／O接口P0~P3，通過燒寫程序指令輸出所需要實現(xiàn)的功能每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。（4）是一個8位的微處理器（CPU），具有8K字節(jié)程序的存儲空間、512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間、內(nèi)帶4K字節(jié)EEPROM存儲空間還可以直接使用串口下載。（5）內(nèi)置兩個定時器和計數(shù)器，每個定時器和計數(shù)器都可以編寫程序來設置成計數(shù)形式通過數(shù)碼管、LED屏呈現(xiàn)出來，用來對外部所需要進行算數(shù)或是數(shù)字進行計數(shù)，同時還可以設置成定時方式，根據(jù)計數(shù)和定時的結果設置實現(xiàn)計算機控制。（6）芯片具有數(shù)據(jù)存儲器RAM內(nèi)存大小是128B，用以存放編寫好的讀／寫的數(shù)據(jù)。（7）具有低功耗空閑和掉電模式，還可以編程UART串行通道，用于實現(xiàn)單片機與微機之間的串行通信達到速度快、效率高的功效。（8）芯片內(nèi)部程序存儲器ROM內(nèi)存大小為4KB，用以存放編寫好的程序和一些原始數(shù)據(jù)和表格等。

3.3STC89C52單片機的中斷系統(tǒng)

在STC89C52系列單片機的中斷系統(tǒng)有5個中斷源，該中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷優(yōu)先級控制寄存器、中斷允許控制寄存器和中斷標志構成。具有2個優(yōu)先級0和1，在同一級別的中斷源并同時中斷請求，按照規(guī)律優(yōu)先級后來響應所以優(yōu)先級由高到低分別為:外部0，定時器0，外部1，定時器1，串行口。通過芯片內(nèi)部所達到的這些要求用來實現(xiàn)二級中斷服務嵌套，完成跟微電網(wǎng)硬件搭建控制起到不可缺少的核心。

3.4STC89C52單片機的定時/計數(shù)器

在單片機與微電網(wǎng)應用設計系統(tǒng)中，需要利用到定時控制需求，如控制定時輸出、控制定時檢測、計數(shù)定時掃描等這些運用；并還要對外部功能指令進行計數(shù)，在STC89C52單片機內(nèi)部集成有2個可編學程序的定時和計數(shù)器功能。根據(jù)T0和T1兩個功能，既可以工作為定時模式和計數(shù)模式來實現(xiàn)，并且T1還可以通過串行口的方式做成波特率發(fā)生器。所以根據(jù)對STC89C52芯片展開深入研究用于跟微電網(wǎng)核心控制應用是大大滿足于所需的要求、功效、性能、兼容性、實用性的選擇。

4以單片機融合微電網(wǎng)深度學習研究

微電網(wǎng)也包括光伏設備及蓄電池控制硬件，本設計中儲能蓄電池起到給單片機長時間滿足供電的需求和控制調(diào)節(jié)與微電網(wǎng)電能的作用。也是給控制電路提供電壓與輸出穩(wěn)定功率給后面工作起到重要保障，并且利用微電網(wǎng)光伏核心發(fā)電方式以直流電為主，同時提供蓄電池充電和放電。讓單片機時刻處于有電工作狀態(tài)，它是系統(tǒng)能量管理的最核心部分。為了能讓單片機處于長時間工作單靠蓄電池遠遠不夠，本設計還考慮到增加太陽能兩者相互并存供電。當光照強度過大時因蓄電池電容量不足時就采取太陽能供電方式，這兩者切換供電之間還需要一個逆變器實現(xiàn)，本設計中考慮到功率輸出問題，因此采用MPPTM逆變器控制方式來實現(xiàn)。當蓄電池充電滿后，就換恒流源充電反之就是蓄電池放電，太陽能進行供電，這樣不單可以實現(xiàn)兩者功率平衡還解決了擔心斷電不能長時間工作控制的問題。蓄電池硬件控制有多種形式存在，有串并聯(lián)、多路控制、脈寬調(diào)制、智能型等，因此從以上多種控制電路形式和技術角度范圍去考慮，且選擇智能型控制形式且利用單片機對微電網(wǎng)以及光伏系統(tǒng)的運用。對所選的蓄電池在充滿電與放電運行工作中實際參數(shù)進行嚴格采集比對，兩者融合符合我們電路控制策略同時并達到此次電路設計要求、目的是一致的。在電路中單片機STC89C52控制芯片，在信息準確精準有效的采集考慮進行利用8位高精度的ADC0809CCN芯片A/D數(shù)模轉換器來實現(xiàn)要求。為能清楚觀察數(shù)據(jù)跳動參數(shù)并采用LCD1602液晶顯示，同時便于控制還添加了4X4的矩陣鍵盤和報警提示的蜂蜜器。在每個芯片之間并采用串口通信接口方便燒寫程序，也在單片機I/O口上添加了多種類型的傳感器，電壓、濕度、光照、溫度等。當這些不同類型起到不同控制作用的傳感器采集到信息時，利用8位高精度A/D數(shù)模轉換器傳送到STC89C52單片機的存儲器中，待整理后再將數(shù)據(jù)傳送到被控現(xiàn)場中心。并能通過互聯(lián)網(wǎng)中的以太網(wǎng)通信，多種傳感器并存為的是全方面采集周圍環(huán)境情況，確保單片機控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)遠距離的遠程控制和數(shù)據(jù)傳輸。

5結論

在電路研究設計中選取STC89C52單片機控制為核心，并多次做了數(shù)據(jù)的比對選取，給運用在微電網(wǎng)的與供電電壓的控制環(huán)節(jié)中的誤差以及整個電路控制穩(wěn)定性、效率、功耗、損耗等做了參考，最終結果要想保證微電網(wǎng)電壓控制，起到尤為最重要的關鍵是蓄電池在儲能持久不斷電、穩(wěn)定性的控制方案。對于整個電路結合研究表明STC89C52的選取和高精度ADC0809CCN數(shù)據(jù)模式轉換器的相互采用才能更好結合實現(xiàn)，還有RS232芯片數(shù)據(jù)串口通信，為了保證數(shù)據(jù)可靠性、準確并精準無誤增加了LCD1602液晶顯示屏，在操作輸入指令控制這塊也添加了4X4矩陣按鍵，更有效去調(diào)節(jié)和設定相關的數(shù)據(jù)和指令，讓控制電路去完成與微電網(wǎng)的結合運用。在儲能電壓及和蓄電池的電路設計控制方法，最終采用了智能MPPT電壓逆變控制研究方法。更有效保證了充放電，電壓能量轉換過程中安全、快捷方便。經(jīng)過以上設計研究實驗數(shù)據(jù)比對結果，選取微電網(wǎng)電源該系統(tǒng)具有運行穩(wěn)定可靠，實時性好的優(yōu)點，是普遍值得推廣的經(jīng)濟能源電源，具有效率高、輸出電壓穩(wěn)定等特點。

參考文獻

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作者:羅赟 符樹全 單位:南寧職業(yè)技術學院機電工程學院