基于DSP28335的風(fēng)光互補發(fā)電系統的優(yōu)化設計

摘要：文中設計了以DSP28335為控制核心的風(fēng)光互補智能發(fā)電控制系統。分析了前級DC／DC斬波電路的工作原理并運用了基于改進(jìn)擾動(dòng)法的最大功率跟蹤策略來(lái)實(shí)現風(fēng)光互補系統最大功率的跟蹤，采用DSP28335芯片作為控制核心，通過(guò)對直流斬波電路的檢測與控制來(lái)實(shí)現對系統最大功率的跟蹤和總體控制，并通過(guò)系統仿真與實(shí)驗驗證了設計的合理性。
關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補系統；DC／DC電路；功率跟蹤；DSP28335

隨著(zhù)化石能源的日益消耗與環(huán)境問(wèn)題的日益突出。發(fā)展新能源技術(shù)和保護環(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(yáng)能和風(fēng)能是目前技術(shù)利用最成熟、最具規?；彤a(chǎn)業(yè)化的新興能源。但是太陽(yáng)能和風(fēng)能都存在穩定性差、常受天氣影響和對周?chē)h(huán)境依賴(lài)性高等缺陷。同時(shí)太陽(yáng)能和風(fēng)能在時(shí)間和地域上的互補性使風(fēng)光互補發(fā)電系統可以最大限度地利用風(fēng)能與太陽(yáng)能，提高能源的利用率。隨著(zhù)新能源領(lǐng)域技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，風(fēng)光互補發(fā)電系統作為一種靈活、穩定的電能供給系統將在今后的新能源領(lǐng)域得到廣泛的發(fā)展與應用。本文提出了基于DSP28335的風(fēng)光互補發(fā)電系統，能夠將風(fēng)能和太陽(yáng)能進(jìn)行轉化、控制和儲存并實(shí)現最大功率的輸出。

1 風(fēng)光互補發(fā)電系統總體結構
風(fēng)光互補發(fā)電系統主要由基于太陽(yáng)能與風(fēng)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組成的系統控制單元構成。電能變換單元主要通過(guò)前級DC／DC變換電路將風(fēng)機與太陽(yáng)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定電能。系統控制單元主要通過(guò)對太陽(yáng)能輸出電壓電流，風(fēng)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(lái)實(shí)現對風(fēng)光互補發(fā)電系統最大功率的跟蹤和蓄電池充電的合理優(yōu)化。風(fēng)光互補發(fā)電系統總體結構如圖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風(fēng)機與太陽(yáng)能電能輸入較少時(shí)系統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(guò)MOS管m1和m2控制風(fēng)機與太陽(yáng)能電能的輸入來(lái)實(shí)現主電路的升降壓，MOS管m1和m2均采用相同周期的PWM控制，MOS管的導通時(shí)序如圖3所示；t1時(shí)間段MOS管m1導通m2關(guān)閉，風(fēng)機獨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)導通風(fēng)機與太陽(yáng)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導通m1關(guān)閉太陽(yáng)能獨自為電路提供電能，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(wú)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(jìn)行分析可得，在一個(gè)周期T內當電路工作在t1、t3、t4時(shí)間段時(shí)，電路處于交替工作狀態(tài)，根據伏秒平衡原則：在穩態(tài)工作的開(kāi)關(guān)電源中電感兩端的正伏秒值等于負伏秒值?？傻?br />
根據公式(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風(fēng)機與太陽(yáng)能在輸入電能較低時(shí)仍能保證系統的正常工作，能夠充分的利用風(fēng)能與太陽(yáng)能可以有效的提高電能的轉換效率，同時(shí)也可以通過(guò)控制MOS管來(lái)實(shí)現對風(fēng)機和太陽(yáng)能輸入的控制，具有很好的實(shí)用性與可操作性。