基于DSP28335的風光互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設計

摘要：文中設計了以DSP28335為控制核心的風光互補智能發(fā)電控制系統(tǒng)。分析了前級DC／DC斬波電路的工作原理并運用了基于改進擾動法的最大功率跟蹤策略來實現(xiàn)風光互補系統(tǒng)最大功率的跟蹤，采用DSP28335芯片作為控制核心，通過對直流斬波電路的檢測與控制來實現(xiàn)對系統(tǒng)最大功率的跟蹤和總體控制，并通過系統(tǒng)仿真與實驗驗證了設計的合理性。
關鍵詞：風光互補系統(tǒng)；DC／DC電路；功率跟蹤；DSP28335

隨著化石能源的日益消耗與環(huán)境問題的日益突出。發(fā)展新能源技術和保護環(huán)境已日益引起世界各國的關注與重視。作為清潔能源的太陽能和風能是目前技術利用最成熟、最具規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化的新興能源。但是太陽能和風能都存在穩(wěn)定性差、常受天氣影響和對周圍環(huán)境依賴性高等缺陷。同時太陽能和風能在時間和地域上的互補性使風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以最大限度地利用風能與太陽能，提高能源的利用率。隨著新能源領域技術的不斷成熟與發(fā)展，風光互補發(fā)電系統(tǒng)作為一種靈活、穩(wěn)定的電能供給系統(tǒng)將在今后的新能源領域得到廣泛的發(fā)展與應用。本文提出了基于DSP28335的風光互補發(fā)電系統(tǒng)，能夠將風能和太陽能進行轉化、控制和儲存并實現(xiàn)最大功率的輸出。

1 風光互補發(fā)電系統(tǒng)總體結構
風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由基于太陽能與風機組成的電能產(chǎn)生單元、基于DC／DC電路組成的電能變換單元、基于鉛蓄電池組成的存儲單元、基于逆變器組成的逆變單元和基于DSP28335組成的系統(tǒng)控制單元構成。電能變換單元主要通過前級DC／DC變換電路將風機與太陽能產(chǎn)生的電能變成能被蓄電池存儲和逆變器有效轉換的穩(wěn)定電能。系統(tǒng)控制單元主要通過對太陽能輸出電壓電流，風機整流后的輸出電壓電流，DC／DC變換電路輸出電壓電流和蓄電池端電壓的檢測來實現(xiàn)對風光互補發(fā)電系統(tǒng)最大功率的跟蹤和蓄電池充電的合理優(yōu)化。風光互補發(fā)電系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

1．1 前級DC／DC變換電路
文中采用了基于傳統(tǒng)升降壓電路的一種新型直流斬波電路。改進后的DC／DC變換電路可以保證當風機與太陽能電能輸入較少時系統(tǒng)依然可以保持正常的工作模式。DC／D變換電路的工作原理如圖2所示，通過MOS管m1和m2控制風機與太陽能電能的輸入來實現(xiàn)主電路的升降壓，MOS管m1和m2均采用相同周期的PWM控制，MOS管的導通時序如圖3所示；t1時間段MOS管m1導通m2關閉，風機獨自為電路提供電能此時電感L吸收的電能為UL=UW-Ur；t2時間段MOS管m1、m2同時導通風機與太陽能同時為電路提供電能電感L吸收的電能為UL=UW+UP；t3時間段MOS管m3導通m1關閉太陽能獨自為電路提供電能，電感L吸收的電能為UL=UP；t4時間段MOS管m1、m2同時處于關閉狀態(tài)，此時無電能輸入電感L釋放存儲的能量則有UL=Ur。

對DC／DC變換電路進行分析可得，在一個周期T內(nèi)當電路工作在t1、t3、t4時間段時，電路處于交替工作狀態(tài)，根據(jù)伏秒平衡原則：在穩(wěn)態(tài)工作的開關電源中電感兩端的正伏秒值等于負伏秒值。可得

根據(jù)公式(2)可得該直流斬波電路不僅包含基本DC／DC電路所具有升降壓功能，同時電路的雙輸入模式可以保證當風機與太陽能在輸入電能較低時仍能保證系統(tǒng)的正常工作，能夠充分的利用風能與太陽能可以有效的提高電能的轉換效率，同時也可以通過控制MOS管來實現(xiàn)對風機和太陽能輸入的控制，具有很好的實用性與可操作性。