民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)的設計與應用

隨著環(huán)境污染的越發(fā)嚴重，人們開始廣泛應用清潔能源，在普通用戶當中應用風光互補發(fā)電技術已經(jīng)得到社會各界的廣泛關注。民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)具有較多優(yōu)勢特點，主要表現(xiàn)在較高的能源利用率，較小的初期投資等，具有巨大的市場發(fā)展?jié)摿Α１疚闹饕轻槍γ裼蔑L光互補發(fā)電系統(tǒng)的設計應用展開討論，在此基礎之上提出大功率控制策略，希望能夠全面優(yōu)化系統(tǒng)設計。
1 硬件設計
在民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)硬件主要包括主電路和控制電路。
1.1 主電路設計
圖1為系統(tǒng)主電路原理圖，民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)的供電主要包括普通市場供電和風光互補發(fā)電系統(tǒng)等。以上兩個系統(tǒng)之間主要是利用全控型開關器件實行切換，主要為風光互補發(fā)電系統(tǒng)供電，其次為市場供電。主電路是風光互補發(fā)電系統(tǒng)的核心，包括五種工作模式，對應五種電路連接，尤其體現(xiàn)在風力發(fā)電機獨立供電模式，該發(fā)電機能夠產(chǎn)生三相交流電，之后借助整流器轉(zhuǎn)化為單相直流電，之后利用電路1給予蓄電池組電能，利用逆變點電路輸出的交流電，其次就是太陽能電池組供電模式，由電池組產(chǎn)生直流電，利用電路2給予蓄電池組電能，之后借助逆變電路輸出交流電。再者就是風力發(fā)電模式，該發(fā)電模式需要借助太陽能發(fā)電模式，將K1開關器件于連接BC，將K2開關器件連接于bc，太陽能電池組的直流電通過電路2能夠與整流器一起輸出直流電壓；此外就是以太陽能電池組為主，輔助風力發(fā)電，將K1開關器件于連接BD，將K2開關器件連接于bd，張在經(jīng)過整流器之后的風力發(fā)電機輸出直流電壓；后就是太陽能電池組和風力發(fā)電機的發(fā)電模式，將將K1開關器件于連接BC，將K2開關器件連接于bd，這樣就能夠形成風光互補發(fā)電系統(tǒng)。在整個電路設計當中需要將電路1和電路2共同通過斬波電路實行，在對電路進行保護時需要應用三個電路二極管。

圖1 民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)原理圖
1.2 控制電路
控制電路圖，核心為單片機，使用芯片的PWM資源能夠控制斬波電路和逆變電路，使用輸入輸出接口能夠控制蓄電池三段式充放電開關切換，還能夠展現(xiàn)出鍵盤功能，顯示功能以及報警功能等。利用轉(zhuǎn)換接口能夠檢測電路控制當中的參數(shù)，在系統(tǒng)當中的控制電路的驅(qū)動電路主要是應用集成驅(qū)動芯片實現(xiàn)設計，由市場供電，太陽能電池組以及風力發(fā)電機等能夠給予電源電能。
2 大功率跟蹤控制策略
在研究系統(tǒng)大功率跟蹤控制策略能夠有效處理風光互補發(fā)電系統(tǒng)效率低下問題，此系統(tǒng)從硬件設計角度出發(fā)，并且應用軟件系統(tǒng)的五種工作模式使用不同的大功率跟蹤控制策略，表1為張詳細方案。如果光照強度較弱時，太陽能電池組的發(fā)電電路就會中斷工作，只能應用風力發(fā)電模式，系統(tǒng)工作如果設置在1工作模式上，電路1就會對風力發(fā)電機組的工作狀態(tài)進行控制，將其確定在葉速比；如果風力較弱或者沒有風時，風力發(fā)電電路就會中斷，只有太陽能電池組提供電能，系統(tǒng)處于2工作模式，電路2需要對太陽能電池組的大功率點進行匹配；如果光照一般而風力比較強時，可以同時應用太陽能發(fā)電電路和風力發(fā)電電路等，但是主要是以風力發(fā)電為主，此時系統(tǒng)處于3工作模式，為了提升功率輸出大值，需要對風力發(fā)電機的大功率實行跟蹤控制；如果風力一般而光照較強時，可以同時應用太陽能發(fā)電電路和風力發(fā)電電路等，但是主要是以太陽能發(fā)電為主，此時系統(tǒng)處于4工作模式，為了提升功率輸出大值，需要對太陽能發(fā)電機的大功率實行跟蹤控制；如果風力和光照都比較強時，系統(tǒng)處于5工作模式，此時輸出功率都較大，因此無需對太陽能發(fā)電和風力發(fā)電進行大功率跟蹤控制。

表1 不同工作模式的MPPT控制策略
3 軟件設計
單片機軟件能夠采集電流電壓，判斷工作模式，設置輸入?yún)?shù)以及對太陽能發(fā)電機和風力發(fā)電機實現(xiàn)MPPT控制。下圖為張控制系統(tǒng)的主程序流程圖，采樣部分主要是負責采集市場用電電壓，太陽能電池組輸出電壓以及風力發(fā)電機電池組輸出電壓等，參數(shù)Flag1為風力發(fā)電機輸出電壓標志位，參數(shù)Flag2為太陽能發(fā)電機輸出電壓標志位，選取0,1,2值。其次，0工作模式主要是系統(tǒng)處于市場供電模式，可利用中斷方式設置參數(shù)，如果沒有特殊設置則需要應用默認值。

圖2 主程序流程圖
4 仿真
為了對MPPT控制策略和系統(tǒng)設計合理性進行驗證分析，使用專業(yè)軟件對不同模式進行仿真模擬。在仿真模擬期間使用電位器和直流電源模擬太陽能電池輸出特征，使用頻率相等的正弦交流電源和電位器對三相風能發(fā)電機輸出特征進行模擬，使用可變電阻對輸出負載進行模擬。
仿真結果也能證實，使用單片機設置的民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)具有較快的響應速度，在使用MPPT控制之后能夠顯著加強系統(tǒng)能源利用率，有效能源使用效果。
5 結束語
綜上所述，此次研究設計主要是應用AVR單片機，這樣能夠顯著處理民用風光互補發(fā)電系統(tǒng)的適用性問題，還能夠?qū)?/span>MPPT控制策略引入在系統(tǒng)控制當中，這樣能夠顯著處理系統(tǒng)效率問題，能夠在各個區(qū)域使用太陽能資源和風力資源，使用價值比較高，能夠在市場當中推廣使用。