极地冰物质平衡监测站小型风光互补供电系统的研究

更新时间：2020-04-14 23:04:00 大小：3M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：供电系统 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

本课题来源于“南北极环境综合考察和评估”（编号：CHINAER2015-02-02）专项项目。主要是对南极低温环境下极地冰物质平衡监测站小型风光互补供电系统展开的一项应用研究。

南极冰盖对全球热量平衡起着重要的调节作用，随着全球变暖速度逐渐加快，南极地区的冰盖也随着温度的升高而加速融化，全球海平面升高的危险正日益临近。因此，研究冰盖的物质平衡与气候的关系是十分必要的。极地冰物质平衡监测站是用于南极地区对冰盖物质平衡信息进行采集和数据远程传输的多功能监测站。由于南极地区温度低下、环境恶劣，导致监测站的供电续航能力不长，造成很多科考数据的丢失。

本文以极地冰物质平衡监测站的供电系统为研究对象，考虑该监测站在南极工作时存在低温、极昼极夜等特殊环境状况，研究了该监测站在特殊环境下的小型风光互补供电系统。

首先，针对南极低温环境对风光互补供电系统的硬件进行了选型，保证所选设备在低温环境下能够正常工作。以南极安装地点的气候数据为依据对所选设备能否满足要求进行了能量匹配计算，结果证明所选型号能够满足系统需求。

其次，在低温环境下对所选的卷绕式铅酸蓄电池进行放电实验，探究蓄电池在低温下容量的变化，根据实验结果可知：蓄电池的容量会随着温度的降低而减少，所放的电量随着温度降低会变少。随后，在低温环境下对蓄电池进行充电实验，由实验结果显示，随着周围温度下降，会降低蓄电池对电流的接受能力，温度在-10℃时，蓄电池可以接受比较大的电流；而当温度降低到-20℃以下时，应选用小电流充电，能够保证蓄电池充入更多的电量。

再次，为了能够在-10℃时为蓄电池充入更多的电量，分别提出了风能和太阳能的最大功率跟踪控制策略，并通过MATLAB软件对所选择的策略进行仿真实验，实验证明所选择的策略能够满足要求。然后以低温下的电池实验为基础，结合风能和太阳能控制策略以及南极特殊环境提出了蓄电池的充电控制策略。

最后，以 MSP430单片机为主控芯片，设计了风光互补控制器的主电路以及实现各个功能的外围电路。本次选用的器件能够满足低温环境下要求，制作出小型风光互补控制器，编写了相关程序，并在实验室条件下对其功能进行了验证。随后，该供电系统跟随南极第33次科学考察队，在南极地区进行了现...