风光互补智能控制器的研究

随着化石能源的日益消耗与环境问题的日益突出。发展新能源技术和保护环境已日益引起世界各国的关注与重视。作为清洁能源的太阳能和风能是目前技术利用最成熟、最具规模化和产业化的新兴能源。但是太阳能和风能都存在稳定性差、受天气影响和对周围环境依赖性高等缺陷。同时，太阳能和风能在时间和地域上的互补性使风光互补发电系统可以最大限度地利用风能与太阳能，提供能源的利用率。随着新能源领域技术的不断成熟与发展，风光互补发电系统作为一种灵活、稳定的电能供给系统将在今后的新能源领域得到广泛的发展与应用。 本文从太阳能电池的工作原理入手，给出了太阳能电池的等效电路及数学模型，并以此为基础，分析了太阳能电池的工作特性，比较了常见的几种光伏最大功率跟踪的方法，并考虑到太阳能电池局部阴影条件下所产生的多峰现象，最终采取带检测环节的模糊控制的方法；分析了小型风力发电机的工作原理及工作特性，比较了常用的最大功率跟踪的方法，最终采用定时监测P曲线，确定最佳从而实现最大功率跟踪的方法；分析了蓄电池的工作原理及工作特性，采用Buck电路实现三段式充电方法。 基于上述理论，本文设计了风光互补控制器的硬件电路，并给出了软件流程。其中，硬件电路由两部分组成：电力主电路和控制电路。电力主电路包括光伏最大功率跟踪、风力发电最大功率跟踪、蓄电池充放电电路（BUCK电路）、大风卸荷及太阳能电池防反接电路等；控制电路包括DSP外围电路、辅助电源电路、采集电路、驱动电路及蓄电池防反接电路等。软件方面主要包括主程序、光伏最大功率跟踪、风力发电最大功率跟踪、蓄电池充/放电管理及蓄电池三段式充电管理等。 最后，分别对光伏发电的最大功率跟踪控制策略（带检测环节的模糊控制方法）、风力发电的最大功率跟踪控制策略（带检测环节的扰动观察法）、蓄电池的充/放电策略（三段式充电方法）进行了MATLAB/SIMULINK仿真，仿真结果表明本文所采用的控制策略可以随着条件的变化进行实时的跟踪控制，达到了系统输出最大功率的效果，蓄电池的充/放电管理符合其工作特性，显示了方法的可行性，此外，还介绍了stateflow状态图及嵌入式代码的自动生成过程，并进行了实例演示，该方法为风光互补控制的工程设计及软件研发提供了一定的参考。