离网型风光互补发电系统控制器的研究与设计

更新时间：2020-02-21 16:56:39 大小：12M 上传用户：xiaohei1810 查看TA发布的资源 标签：风光互补发电系统 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

由于世界性能源危机的出现，各国加快了开发新能源的步伐。在众多新型能源当中，风能和太阳能以其自身的各种优点而备受关注，目前已是各种新能源中应用最广、技术最成熟的两种能源，同时也是新能源方向研究的热点。风光互补发电系统利用风能与太阳能天然的互补性，充分发挥这两种能源的优点，不仅降低了单一的光伏系统或是风力发电系统的造价，还可以大大提高系统供电的稳定性和可靠性。

本文设计的风光互补发电控制器是供直流负载使用的，其额定电压和额定电流分别为24V和10A。为了更加深入地了解光伏电池的特性，本文利用Matlab软件根据光伏电池工程用的数学模型搭建了仿真模块，并对其进行了仿真。为了能充分利用能源，本文在系统中加入了对光伏电池的最大功率跟踪(MPPT)模块，并利用搭建好的光伏电池仿真模块对最常用的MPPT算法——扰动观察法进行了仿真。对于MPPT算法本系统采用的是变步长的登山法控制策略，该算法比扰动观察法更稳定，能量的利用率也更高。

对于风力发电机的能量输入，原则上也应该对其进行最大功率的跟踪，但对于1kW以下的小功率发电系统，这必然大大增加系统的造价，所以本文出于经济性的考虑，根据系统的需要对风力发电机的能量输入进行了有选择性的利用，即系统只利用了风能和太阳能在自然方面的互补性。为了更好地平衡控制器功率的输出，系统中还加入了蓄电池能量存储模块，为此本文又设计了对蓄电池充放电的管理功能以及蓄电池容量的显示功能。为了提高蓄电池的充电效率和使用寿命，本系统采用的是三段式的蓄电池充电控制方法。

为了能让系统更加安全地运行，又在系统中加入了各种保护模块，如光伏电池及蓄电池反接保护、风力发电机的过压保护、负载短路保护等。另外，为了更好地管理系统并增加系统的友好性以及实现系统的在线监测功能，本文又设计了风光互补发电系统的上位机监控界面，实时地检测风光互补发电系统的工况。根据实际运行的需要，系统中还涉及到电压、电流采样、温度采样以及数据运算等内容，因此本系统采用STC12C5410AD单片机作为主控单元来实现系统的各种控制和运算功能。

最终本文制作出了风光互补发电系统的控制器实物一个，并对其各项功能和性能指标进行了调试、检测和试验，最终的试验波形及数据表明该...