文档介绍：2011-2012 德州仪器C2000及MCU创新设计大赛
项目报告
题目: 基于MSP430单片机的智能风力检测与发电控制系统
学校: 哈尔滨工程大学
组别: 本科组
应用类别: 控制系统类
平台: MSP430F1611
题目: 基于MSP430单片机的智能风力检测与发电控制系统
摘要(中英文)
当前的不可再生资源有限,因此对清洁安全的绿色新能源开发已迫在眉睫,风力发电有造价低廉,不分昼夜的优势,得到了广泛的运用。但目前大部分风力发电靠自然风力推动尾翼或人工控制风轮至最大风向,效率低、效果差。鉴于此需求,实现了一套智能风力发电自动控制系统。
With the development of society and the decrease of the irreproducible resources,It is necessary to exploit new, clean and green resources. Wind power generation has the advantages of low cost and timelessness, and has been used generally. Whereas in many wind power generation situations, wind wheel is controlled to the maximal wind direction by nature wind driving empennage or manual control, whose efficiency low and effect bad. According to the urgent demand, an intelligent wind power generation auto-control system has been designed and developed.
1 引言
研究的背景及意义
当前的不可再生资源有限,因此对清洁安全的绿色新能源开发已迫在眉睫,风能和太阳能成为目前新能源开发的最佳选择。相比于太阳能发电容易受日照影响而影响发电效率且难以广泛应用的不足,风力发电有造价低廉,不分昼夜的优势。在我国的沿海地区及部分高原地区,风力发电已经得到了广泛的运用,风力发电成为当地居民的主要电力来源。
经考察,目前绝大部分小型风力发电机靠自然风力推动尾翼或者人工控制风轮至最大风能方向,而大型的风力发电机对风轮的调整通常比较困难,往往需要人为的对其风轮进行调整,才能达到最大的发电效率。前者方法虽然简单,但是该方法对风速的响应过快,旋转过于频繁,对于力矩较小的风力发电机可能影响不是特别的大,但是在力矩较大的大型发电机上若采用此方法,机械结构会很容易造成严重的磨损,故而大大降低了风力发电机的使用寿命,也大大增加了发电机的维护费用,甚至对发电机会造成严重的安全隐患;而人工控制方式效率较低。
鉴于对当前大型风力发电机风轮方向调整上的技术难点,本参赛项目尝试设计一套专门应用于大型风力发电机风轮方向调节及风速检测的智能风力发电自动控制系统,以期最大限度的改善上述问题。
本系统基于TI公司MSP430单片机对智能风力检测与发电系统的设计与实现进行了研究。系统主要功能阐述如下:可主动检测最大风速方向,及时调整风轮到最佳发电位置,实现风能的最大化利用;提供当前风速显示,在风速超过预设值时提供警报,以防止风速过大对发电机造成损坏;提供手动与自动调整控制方式的切换,在维修或出现紧急情况时可以人为的对风轮进行调整;该系统还能够记录存储该区域较长时间范围内的风力、风向、温度等气象信息供分析研究,从而形成高效发电控制与气象信息监测为一体的多功能系统。
此系统设计方案充分利用TI公司MSP430单片机内部集成的各种功能模块,包括定时器模块、时钟模块、ADC模块、串口传输模块等,较好地解决了当前风力发电由风向捕捉而引入的机械磨损问题,优势大、成本低、具有很高的实用价值和市场推广前景。
2 系统功能指标要求
功能指标要求
(1) 风向检测:
可以对当前的风向进行实时检测,并在液晶显示器上提供实时的更新显示;
(2) 风速检测:
能够对当前的风速进行实时检测,并在液晶显示器上提供实时的更新显示;
(3) 风向自动跟踪:
能够调整发电机的叶轮角度,并对最大风向进行实时跟踪;
(4) 风速报警:
当风速超过预设值时,能够提供警报;
(5) 温度检测:
显示能够对当前的温度进行检测并在液晶屏上进行实时更新显示;
(6) 信息记录:
能够记录较长时间能的