基于DSP28335的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：文中設(shè)計(jì)了以DSP28335為控制核心的風(fēng)光互補(bǔ)智能發(fā)電控制系統(tǒng)。分析了前級(jí)DC／DC斬波電路的工作原理并運(yùn)用了基于改進(jìn)擾動(dòng)法的最大功率跟蹤策略來實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)最大功率的跟蹤，采用DSP28335芯片作為控制核心，通過對(duì)直流斬波電路的檢測與控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性。
關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)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(shù)和保護(hù)環(huán)境已日益引起世界各國的關(guān)注與重視。作為清潔能源的太陽能和風(fēng)能是目前技術(shù)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(fēng)能都存在穩(wěn)定性差、常受天氣影響和對(duì)周圍環(huán)境依賴性高等缺陷。同時(shí)太陽能和風(fēng)能在時(shí)間和地域上的互補(bǔ)性使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以最大限度地利用風(fēng)能與太陽能，提高能源的利用率。隨著新能源領(lǐng)域技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，風(fēng)光互補(bǔ)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(lǐng)域得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。本文提出了基于DSP28335的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，能夠?qū)L(fēng)能和太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)化、控制和儲(chǔ)存并實(shí)現(xiàn)最大功率的輸出。

1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由基于太陽能與風(fēng)機(jī)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(chǔ)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(gòu)成。電能變換單元主要通過前級(jí)DC／DC變換電路將風(fēng)機(jī)與太陽能產(chǎn)生的電能變成能被蓄電池存儲(chǔ)和逆變器有效轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定電能。系統(tǒng)控制單元主要通過對(duì)太陽能輸出電壓電流，風(fēng)機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)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(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1．1 前級(jí)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(jìn)后的DC／DC變換電路可以保證當(dāng)風(fēng)機(jī)與太陽能電能輸入較少時(shí)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(fēng)機(jī)與太陽能電能的輸入來實(shí)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(dǎo)通時(shí)序如圖3所示；t1時(shí)間段MOS管m1導(dǎo)通m2關(guān)閉，風(fēng)機(jī)獨(dú)自為電路提供電能此時(shí)電感L吸收的電能為UL=UW-Ur；t2時(shí)間段MOS管m1、m2同時(shí)導(dǎo)通風(fēng)機(jī)與太陽能同時(shí)為電路提供電能電感L吸收的電能為UL=UW+UP；t3時(shí)間段MOS管m3導(dǎo)通m1關(guān)閉太陽能獨(dú)自為電路提供電能，電感L吸收的電能為UL=UP；t4時(shí)間段MOS管m1、m2同時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)無電能輸入電感L釋放存儲(chǔ)的能量則有UL=Ur。

對(duì)DC／DC變換電路進(jìn)行分析可得，在一個(gè)周期T內(nèi)當(dāng)電路工作在t1、t3、t4時(shí)間段時(shí)，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(guān)電源中電感兩端的正伏秒值等于負(fù)伏秒值?？傻?br />
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(shí)電路的雙輸入模式可以保證當(dāng)風(fēng)機(jī)與太陽能在輸入電能較低時(shí)仍能保證系統(tǒng)的正常工作，能夠充分的利用風(fēng)能與太陽能可以有效的提高電能的轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)也可以通過控制MOS管來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)和太陽能輸入的控制，具有很好的實(shí)用性與可操作性。