組-控制系統(tǒng)交通小型離線風(fēng)光互補(bǔ)式發(fā)電系統(tǒng)

1、題小型離線式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系摘術(shù)應(yīng)用上的互補(bǔ)特性，以 為123、利用 A LAB/ I ULINK4能量管理 I Solarandwindenergyisthemost widelyusedrenewable energy.題小型離線式風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系摘術(shù)應(yīng)用上的互補(bǔ)特性，以 為123、利用 A LAB/ I ULINK4能量管理 I Solarandwindenergyisthemost widelyusedrenewable energy. This roaccount the complementarynatureof resourceconditions and andasmalloffl

2、inewind-solarhybridsystemissetupbyusingTMS320F2812,which is economical, simple and efficient.Themainworkisas Establishthearchitectureofsystem,andwelldefinewaysofworkingand operating characteristics;Toimproveenergyefficiency, d and improved;-trackingstrategyThefeasibilityof the system is demonstrated

3、 bythesimulation s /Hardwaredesign focusesonamodularerchangeablesystem andthedesignedprocedures includeenergymanagement,strategy,batterycharge-dischargeprotectionandsystemKeywords:energymanagement,F2812,wind-solar1引在全球氣候變暖和能的歷史背景下，我國提出了到2020 排放比2005年下降40%-45%和2020能 離線風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖， 電壓恒定，每個(gè)結(jié)構(gòu)模塊均通過 /

4、變送器與母線相連，從而實(shí)現(xiàn)彼此之風(fēng) 離線風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖， 電壓恒定，每個(gè)結(jié)構(gòu)模塊均通過 / 變送器與母線相連，從而實(shí)現(xiàn)彼此之風(fēng)能雙蓄電12方小型離線風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系負(fù)輸電壓檢電流檢控電流檢能制器控電壓檢管制器制器母蓄電 量通道（BPC）、 2 所示。2.1伏能量通道工作原光伏電池陣列的輸出特性( I210VVD 在恒定光照條件下，處于正常工作狀態(tài)條件下的光電池，其光電流 受溫度3，可以得到輸出電流 和輸出電壓U之間的關(guān) I I (式2- 式中I電流檢電壓檢2方小型離線風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系負(fù)輸電壓檢電流檢控電流檢能制器控電壓檢管制器制器母蓄電 量通道（BPC）、 2 所示。2.1伏能量通道工

5、作原光伏電池陣列的輸出特性( I210VVD 在恒定光照條件下，處于正常工作狀態(tài)條件下的光電池，其光電流 受溫度3，可以得到輸出電流 和輸出電壓U之間的關(guān) I I (式2- 式中I電流檢電壓檢I I ( ( ) 生載流子最大的復(fù)合能力，一般為常數(shù)，不受光照強(qiáng)度的影響。 為等效二極管的端電壓。 和 為光伏電池的內(nèi)阻。為電子電荷，為波爾茲曼常數(shù)， 為絕對(duì)溫度， 為 N結(jié)的曲線常數(shù)。 I I ( ( ) I I ( ( ) 生載流子最大的復(fù)合能力，一般為常數(shù)，不受光照強(qiáng)度的影響。 為等效二極管的端電壓。 和 為光伏電池的內(nèi)阻。為電子電荷，為波爾茲曼常數(shù)， 為絕對(duì)溫度， 為 N結(jié)的曲線常數(shù)。 I I

6、( ( ) 2- 一個(gè)理想光伏電池，由于 很大， 很小，因此兩者可忽略不計(jì)。理想的等效電路相當(dāng)于一個(gè)電流為的 恒流源與一個(gè)二極管并聯(lián)。因而上式可以進(jìn)一 I I ( ) 2-4PVV圖 當(dāng)光伏電池處于開路狀態(tài)時(shí)， ， 2-4 ( )2- 2-最佳工作電壓 、最佳工作電流I 整體而言，光伏電池的輸出電壓 隨著輸出電流 增大而減小，其輸出功率最佳工作電壓 ，輸出電流稱為最佳工作電流 以及這兩者的乘積稱為最大輸出功率 4最佳負(fù)負(fù)載負(fù)載負(fù)載光伏電池的輸出功率會(huì)隨著負(fù)載大小的變化而變化，如圖5所示，且一定存在最 光伏電池的輸出功率會(huì)隨著負(fù)載大小的變化而變化，如圖5所示，且一定存在最 控制方法，簡稱 。P光

7、照光照V6 MPPT確定，即 ，其中 為一正參數(shù)。通常情況， 大功率點(diǎn)處震蕩，可以采用變 參數(shù)的方法，即爬陡坡時(shí)用較大 參數(shù)，使光伏電路迅速將工作點(diǎn)移動(dòng)到最大功率點(diǎn)附近，隨后改用較小 參數(shù)，使光伏電路跟6制系統(tǒng)沿著光伏電池的 曲線尋找到光伏電池的最大功率點(diǎn)的步驟，在變化8 閾值，控開-是|Pk|PI否 8 能光伏電池回路里光伏電池通過降壓 / 變送器與直流母線相連由光伏電池輸出電壓測(cè)量電路、 控制器里的 I算法和 / +當(dāng)前系統(tǒng)輸出功測(cè)量 Pk=Pk-Pk-輸出電壓的給定控制。由光伏電池的電壓電流測(cè)量電路、 控制器里的爬山法7借助 A LAB/ I ULINK67壓源等效替代 變換器是由一個(gè)B

8、UK變換電路和 控制器組成的 控制器根據(jù)來自I調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)量，改變BUK變換電路中 管的開關(guān)占空比，繼而改變 變換器的功率輸出能力，等效改變光伏電池的負(fù)載大小，從而TT8 輸出電壓的給定控制。由光伏電池的電壓電流測(cè)量電路、 控制器里的爬山法7借助 A LAB/ I ULINK67壓源等效替代 變換器是由一個(gè)BUK變換電路和 控制器組成的 控制器根據(jù)來自I調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)量，改變BUK變換電路中 管的開關(guān)占空比，繼而改變 變換器的功率輸出能力，等效改變光伏電池的負(fù)載大小，從而TT8 實(shí)現(xiàn)控制要求。圖 9 給出了模型的仿真結(jié)果，圖中顯示了光伏電池的輸出功率伴定在 38V 附近，變化范圍比較小，

9、這符合光伏電池的實(shí)際應(yīng)用情況。圖 10 給出了光伏電池的 變化仿真曲線，它明確的表示了光伏電池的輸出功率是在不光00光伏電池的 輸出功2.2機(jī)能量通道工作原根據(jù)貝茲理論8 2- 其中為風(fēng)機(jī)的輸出功率，為空氣密度，為風(fēng)速，為葉片掃過面積， 為風(fēng)0.593。風(fēng)能的利用系數(shù) ，與風(fēng)力機(jī)的葉尖速比有關(guān)，葉尖速比一般用 2- 其中 為風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速， 為風(fēng)速, C:最大功率輸出:風(fēng)機(jī)輸出功率pv1 v2 C v vA42.2機(jī)能量通道工作原根據(jù)貝茲理論8 2- 其中為風(fēng)機(jī)的輸出功率，為空氣密度，為風(fēng)速，為葉片掃過面積， 為風(fēng)0.593。風(fēng)能的利用系數(shù) ，與風(fēng)力機(jī)的葉尖速比有關(guān)，葉尖速比一般用 2- 其中 為

10、風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速， 為風(fēng)速, C:最大功率輸出:風(fēng)機(jī)輸出功率pv1 v2 C v vA4vB248n11葉尖速比 與 葉尖速比與 11槳距風(fēng)機(jī)來說，存在某一定值 ，使 達(dá)到最大值，風(fēng)力機(jī)輸出最大機(jī)械功率，則此時(shí)的 稱為最佳葉尖速比。提高風(fēng)能的利用效率即要控制風(fēng)機(jī)工作在最佳葉 不在最佳點(diǎn)上， 較小，風(fēng)機(jī)常處于低效狀態(tài)。因此，為了高效率利用風(fēng)能，提出了控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方案：根據(jù) 與 12 關(guān)系曲線簇，在風(fēng)速大范圍變化時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)始終處12風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的 A LAB/ I ULINK13 Rotorspeedwm - -2+0-風(fēng)機(jī)迎風(fēng)整流橋風(fēng)力機(jī)風(fēng)速 mGenerator speed (pu)

11、 Pitchangle(deg) Tm(pu)Wind speed 14 13 封裝，變換器和母線側(cè)的等效負(fù)載與光伏能量通道一致， 算r:0.01+-C+v n-DC變換器風(fēng)力發(fā)電機(jī)組12變換器的 在最大功率點(diǎn)附近運(yùn)行。15 Ts=5e-006 14 13 封裝，變換器和母線側(cè)的等效負(fù)載與光伏能量通道一致， 算r:0.01+-C+v n-DC變換器風(fēng)力發(fā)電機(jī)組12變換器的 在最大功率點(diǎn)附近運(yùn)行。15 Ts=5e-006 nI Iref 152.3 的Tt16 電壓檢母電流檢控線制器 撲結(jié)構(gòu)。針對(duì)特定的技術(shù)要求，提出了雙向 變換器的設(shè)計(jì)模型，它高壓側(cè)接母線，低壓側(cè)接蓄電池。當(dāng)風(fēng)機(jī)和 能輸出功率大

12、于負(fù)載功率時(shí)， 變換器UI152.3 的Tt16 電壓檢母電流檢控線制器 撲結(jié)構(gòu)。針對(duì)特定的技術(shù)要求，提出了雙向 變換器的設(shè)計(jì)模型，它高壓側(cè)接母線，低壓側(cè)接蓄電池。當(dāng)風(fēng)機(jī)和 能輸出功率大于負(fù)載功率時(shí)， 變換器UI依據(jù)圖17的電路拓?fù)?，搭建?ALAB/IULINK仿真電路模型，如圖18能夠根據(jù)這種變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)半橋上下 管的開關(guān)占空比，使蓄電池的輸出電線電流發(fā)生突變，反饋控制器立即作出反應(yīng)，經(jīng)過大約 的調(diào)節(jié)時(shí)間，蓄電池增母線電壓仿真波50依據(jù)圖17的電路拓?fù)?，搭建?ALAB/IULINK仿真電路模型，如圖18能夠根據(jù)這種變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)半橋上下 管的開關(guān)占空比，使蓄電池的輸出電線電流發(fā)生突變，

13、反饋控制器立即作出反應(yīng)，經(jīng)過大約 的調(diào)節(jié)時(shí)間，蓄電池增母線電壓仿真波505001000 1192033.1 德州儀器公司 型數(shù)字信號(hào)處理器是 I公司的一款 系列 控制器。該器件有精度高，成本低，功耗小，性能高，外設(shè)集成度高，數(shù)據(jù)以及量大，A/轉(zhuǎn)換精確快速，有 發(fā)生單元等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用于工業(yè) ：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，整流輸出電壓，整流輸出電流， 變換器的輸出電 能電池板的輸出電壓，B ：蓄電池端電壓，蓄電池側(cè)電流， 變換器的母線側(cè)的電流和溫度；系統(tǒng)所需 非控制單元的其他模塊各需一路，共 ：發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，整流輸出電壓，整流輸出電流， 變換器的輸出電 能電池板的輸出電壓，B ：蓄電池端電壓，蓄電池側(cè)電流，

14、 變換器的母線側(cè)的電流和溫度；系統(tǒng)所需 非控制單元的其他模塊各需一路，共3.2 電壓檢測(cè)用電阻分壓的方法，輸出經(jīng)跟隨器后接入 的A/ 通道中；電流檢測(cè)采用小電阻采樣后經(jīng) A 的A/ 中；電流檢測(cè)的具體電路如右圖，值得注意的是當(dāng)選用不同的 時(shí)，輸出電壓的范圍會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)需要檢測(cè)雙向電流時(shí)，參考基準(zhǔn)為 ，將輸出電壓的范圍控制在 ，但需要進(jìn)一步調(diào)理至 后方可接入 的A/ 中，21調(diào)理電路采用的是電阻分壓后經(jīng)跟隨器接入A/ 的方法，在電壓和電流檢測(cè)測(cè)電壓信號(hào)在 的A/ A ， A系列是單電源，軌對(duì)軌，可接同向跟隨器的運(yùn)放，在現(xiàn)行系統(tǒng)無0 22 管驅(qū)動(dòng)電路采用 I 半橋驅(qū)， 和 （此前已用一個(gè)與門將輸

15、出的 信號(hào)電平匹配至 電平兩個(gè)電阻為門極充2323 半橋式主電路可以方便的用于BU K和雙向 23 半橋式主電路可以方便的用于BU K和雙向 尖峰電壓吸收電容），輸出有濾波電容和電感。器件的具體選型9 ，則主要取決于系統(tǒng)的功率，針對(duì)演示系統(tǒng)的情況， 管采用I U 2424 25。254設(shè)4.1統(tǒng)4.2統(tǒng)4.3統(tǒng)結(jié)4設(shè)4.1統(tǒng)4.2統(tǒng)4.3統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊的功能定MPPTMPPT工作模式之間WPC 和SPC4.4體系統(tǒng)控制流程 和 由 工作模式切換到非 和 所輸出的功率大小，按順序的切換這兩個(gè)模塊的工作模式，直到滿足模塊L 的功率輸出要求；開LOC功率需否是是是否蓄電池電量是開LOC功率需否是是是否蓄電池電量是否所有模塊狀態(tài)檢55.1 高效率的電池管5.2 結(jié)5.3 否系統(tǒng)初始5.4 5.5 6MPPT求不太高的情況下，B 模塊的雙向 / 可以省略，而蓄電池直接掛接在母線參考文200912 7 日-18 5.4 5.5 6MPPT求不