[实用新型]最大功率跟踪风光互补系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及小型风光互补系统，尤其涉及一种最大功率跟踪风光互补系统。

背景技术

近几年，我国10kW以下风力发电系统发展很快，尤其是2kW以下的机型，从设计制造到运行维护都取得了许多成功的经验，解决了一大批无电少电的农、牧、渔民的基本生活用电问题。但是，现有系统一般采用发电机输出直接对蓄电池进行充电，并没有对风力机转换环节进行控制，使得风能利用系数比较低，一般在0.3左右。根据贝茨理论，风能利用系数的极限值为0.593，如果控制风力机总是以最佳叶尖速比运行，年发电量可以提高20％～30％。大型风力发电机多使用三相同步发电机，需要使用变速装置来保持发电机的转速。小型风力发电机多使用三相异步发电机，不需要使用变速装置，但在额定风速下发电机发出交流电的频率随风速变化而变化。而在中国，由于风力资源分布不均匀，而且风力还受季节的影响，使得小型风力发电系统总处于额定功率工作以下。可以在很宽的风速范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高了风力机的运行效率，从风中获取更多的能量。

在光伏电池发电系统中，根据太阳电池的工作原理，当光照强度，温度等自然条件改变时，太阳电池的输出特性将随之改变，输出功率及最大工作点亦相应改变。将直接影响发电电压、功率输出等电能指标和太阳能发电控制装置的转换效率。在实际的应用系统中，自然光的辐射强度及大气的透光率均处于动态变化中，这就给光伏系统的高效应用带来了困难。

根据上述特点，目前通常采用风光互补系统来实现稳定的功率输出，但在现有的风光互补系统控制上，是将太阳能电池和风力发电机的输出经过二极管止逆后并一起，再对合并后的输出经DC-DC对电池充电。充电系统多采用CVT(恒定电压跟踪器)，由于CVT的设计简单成本较低，许多产品仍然采用这种工作方式以代替相对复杂一些的MPPT(最大功率跟踪器)，但这种方式并非真正的最大功率跟踪，它所带来的功率损失相比近代微电子技术的迅速发展及微电子器件的大幅度降价，已经显得很不经济。因而只有采用新的拓扑电路和新的控制技术才能充分利用风光互补系统上的能量，实现最大的利用率。

发明内容

针对现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种最大功率跟踪风光互补系统，解决目前存在的功率损失问题，充分利用风光互补系统上的能量而实现最大的利用率。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种最大功率跟踪风光互补系统，包括风力发电机、光伏电池阵列和蓄电池，它还包括最大功率跟踪控制器，所述风力发电机通过风力充电器与所述蓄电池连接，所述光伏电池阵列通过光伏充电器与所述蓄电池连接，所述最大功率跟踪控制器分别与所述风力发电机、所述风力充电器、所述光伏电池阵列、所述光伏充电器相连接，其用于接收并分析所述风力发电机的直流电压和直流电流、所述风力充电器的输出电压和输出电流、所述光伏电池阵列的直流电压和直流电流、所述光伏充电器的输出电压和输出电流，以控制所述光伏电池阵列和所述风力发电机输出最大功率。

所述最大功率跟踪控制器为dsPIC30F4012单片机。

所述风力充电器和光伏充电器均为buck电路。

与现有技术相比，本实用新型采用光伏充电器和风力充电器分别对光伏电池阵列和风力发电机的输出能量进行控制给蓄电池组充电，当风速达到启动风速时，最大功率跟踪控制器进入工作状态；低于额定风速时，最大功率跟踪控制器依功率控制方式跟踪风电机组的功率变化；高于额定风速时，通过风电机组的机械式结构限制风电机组的转速，使之接近恒功率运行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

图1是本实用新型的系统框图。

图2是本实用新型的主电路原理框图。

图3是本实用新型的充电原理框图。

图4是最大功率跟踪器线性电路原理图。

图5是增量电导法的流程图。

图6是最大功率跟踪流程框图。

具体实施方式

请参阅图1、图2和图3，本实施方式的最大功率跟踪风光互补系统包括风力发电机、光伏电池阵列、蓄电池和最大功率跟踪控制器，风力发电机通过风力充电器与蓄电池连接，光伏电池阵列通过光伏充电器与蓄电池连接，最大功率跟踪控制器分别与风力发电机、风力充电器、光伏电池阵列、所述光伏充电器相连接。为了达到风光系统中的最大功率捕捉，而且为了便于描述，假设蓄电池的容量很大，能够容下光伏电池阵列和风力发电机所产生的电能。