专利名称：一种采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于能源、环保、信息等技术领域，涉及一种小型风光互补系统，尤其 涉及采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补系统。
背景技术：
风光互补供电系统是同时利用太阳能和风能两种可再生绿色能源为负载供电。系 统能够更充分利用太阳能和风能两种气象资源，且能够实现太阳能与风能资源互补、昼夜 互补、晴天和阴雨天互补，以保持动力能源的持续输出，在适宜的气象条件下可大大提高系 统供电的连续性和稳定性。风光互补供电系统主要由太阳能电池组、小型风力发电机组、蓄 电池组等几部分组成。目前小型风光互补发电系统功能还不够完善，由于成本要求，没有采用最大功率 控制，主要缺陷表现在光照强度、风速、温度等环境因素随时间、天气等条件的变化差异很 大，对系统发电量有很大的影响。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用最大功率点跟踪控制的小型风 光互补系统，对太阳能电池组、小型风力发电机组分别进行最大功率点跟踪控制可以有效 提高风光互补发电系统的发电量，降低能量损耗，提高能量输出。为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案一种采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统，包括太阳能电池板、风 力发电机，蓄电池，以及对整个系统进行控制的风光互补控制器，所述太阳能电池板以及所 述风力发电机通过一变换器连接到蓄电池上。进一步优选地，所述变换器为Buck2B00St变换器。进一步优选地，所述风力发电机与所述太阳能电池板与一卸载电路相连接。本实用新型的有益效果在于最大功率跟踪控制技术(下称MPPT)其主要控制原理是控制太阳能电池或风力发 电机的输出电压或电流的方式使整个系统能够始终工作在最大功率点上。本专利结合风力 发电机和太阳能电池发电的最大功率点跟踪控制特点，采用变步长扰动最大功率点搜索控 制策略，对太阳能电池组、小型风力发电机组分别进行最大功率点跟踪控制可以有效提高 风光互补发电系统的发电量，降低能量损耗，提高能量输出。综上所述，本实用新型提高了 小型风光互补发电系统的效率，增强系统的稳定性，使发电系统的性能得到优化。
图1为本实用新型小型风光互补发电系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。如图1所示，一种采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统，包括太阳 能电池板2、风力发电机1，蓄电池6，以及对整个系统进行控制的风光互补控制器5，太阳能 电池板2以及风力发电机1通过一变换器4连接到蓄电池上。一般地，这种变换器可以采 用Buck2B00St变换器。风力发电机1与太阳能电池板2与一卸载电路3相连接。一直流 负载7连接到蓄电池6上。本专利中控制器5采用变步长扰动最大功率点搜索控制策略，使太阳能电池板2 以及风力发电机1对蓄电池6的充电功率最大。变步长扰动最大功率点搜索控制策略具体 是指系统运行时，控制信号占空比为Cl1，功率SP1，给控制信号加一个扰动△(!，检测扰动后 的功率为P2,当P2 > P1时，表明扰动方向正确，继续搜索最大功率点，当P2 < P1时改变扰动 方向；若双向扰动后P2 SP1，这时减低扰动步长继续搜索，当Ad<dmin时，扰动停止，此 时的工作点近似为所述太阳能电池板以及所述风力发电机对蓄电池的充电最大功率点。整 个控制策略是通过程序写入到控制器中的。对风力发电机进行最大功率跟踪风能大小与气流密度、通过的面积及气流速度 的立方成正比。风力发电机从自然风能中所能索取的能量是有限的，不可能100%将风的 动能利用，风能的利用系数Cp与风力发电机的叶尖速比有关，叶尖速比一般用Y来表示对 于定浆矩风机来说，对于某一定值Ym时，Cp达到最大值，风力发电机输出最大机械功率，此 时Ym称为最佳叶尖速比。由于风的随机性，风速经常变化，使得Cp经常不能工作在最大点 上，风机常常处于低效状态。因此我们可以控制风机，使其变速运行，在很大的风速范围内， 让Cp处于或接近于最大值运行，使得叶尖速比Y处于Ym附近，实现风能利用效率的最大 化跟踪。对太阳能光伏电池发电进行最大功率跟踪光伏电池的输出功率具有很强的非线 性，环境因素影响很明显，尤其是光照和温度。太阳电池的伏安特性强烈地随日照强度S和 较强烈地随电池温度T而变化。不同日照下表现出的电压-电流(V-I)和电压-功率(V-P) 特性，要想充分利用太阳能电池板，就要使输出功率跟踪最大功率点，这就需要最大功率点 跟踪控制技术来实现。在本实用新型中，采用基于PID的增量电导法。当光伏电池的输出 功率与当前条件下所能达到的最大功率接近到一定程度时，采用PID算法对跟踪步长AV 进行调制，使系统更精确的跟踪最大功率，并使光伏电池阵列稳定在最大功率点的邻域内， 而不是围绕着最大功率点前后波动。这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上 述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人 员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱 离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例， 以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这 里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求一种采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统，包括太阳能电池板、风力发电机，蓄电池，以及对整个系统进行控制的风光互补控制器，其特征在于所述太阳能电池板以及所述风力发电机通过一变换器连接到蓄电池上。
2.根据权利要求1所述的采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统， 其特征在于所述变换器为Buck2B00St变换器。
3.根据权利要求1所述的采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统， 其特征在于所述风力发电机与所述太阳能电池板与一卸载电路相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种采用最大功率点跟踪控制的小型风光互补发电系统，包括太阳能电池板、风力发电机，蓄电池，以及对整个系统进行控制的风光互补控制器，所述太阳能电池板以及所述风力发电机通过一变换器连接到蓄电池上。本专利对太阳能电池组、小型风力发电机组分别进行最大功率点跟踪控制可以有效提高风光互补发电系统的发电量，降低能量损耗，提高能量输出。
文档编号G05F1/67GK201750184SQ20102027938
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月3日 优先权日2010年8月3日
发明者杨建中 申请人:杨建中