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

基于TMS320F28335DSP的控制系統框圖如圖4所示控制系統包括DSP芯片、輔助電路、檢測電路、PWM控制電路和通信接口電路?？刂破魍ㄟ^(guò)實(shí)時(shí)檢測太陽(yáng)能電池輸出端電壓電流、風(fēng)機整流后輸出電壓電流、蓄電池端電壓與溫度的變化來(lái)實(shí)現對整個(gè)風(fēng)光互補發(fā)電系統的監控，并通過(guò)PWM控制電路適時(shí)調節前級DC／DC電路中MOS管的導通時(shí)序使太陽(yáng)能電池和風(fēng)機發(fā)出的不穩定能源變?yōu)榭晒┛刂乒芾淼哪茉葱问?，并?shí)現風(fēng)機與太陽(yáng)能最大功率的輸出?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/DSP28335">DSP28335的風(fēng)光互補發(fā)電控制系統如圖4所示。

2 系統最大功率跟蹤
由于風(fēng)機和太陽(yáng)能電池的功率輸出曲線(xiàn)都具有非線(xiàn)性的特征，而且容易受外界環(huán)境和用電負荷的影響。因此，要提高風(fēng)光互補發(fā)電系統的電能利用率，就需要控制系統不斷的調整風(fēng)機與太陽(yáng)能板的功率輸出點(diǎn)，使系統功率輸出始終保持在最大功率點(diǎn)近。功率跟蹤實(shí)質(zhì)是對系統功率不斷檢測與調整的過(guò)程，通過(guò)對特定參數的檢測與調節，使風(fēng)機和太陽(yáng)能電池實(shí)觀(guān)最大功率的輸出。文中采用了改進(jìn)擾動(dòng)法的最大功率跟蹤策略，其既保留了傳統擾動(dòng)法硬件電路結構簡(jiǎn)單且容易實(shí)現的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)可以有效的提高跟蹤精度減少系統振蕩。改進(jìn)擾動(dòng)法最大功率跟蹤具體的算法思想是將固定步長(cháng)的跟蹤變?yōu)榭勺儾介L(cháng)的跟蹤，通過(guò)對太陽(yáng)能與風(fēng)機整流后輸出電壓和電流的采集，計算得到此時(shí)的輸出功率P(t)，然后對輸出電壓施加一個(gè)正向的擾動(dòng)，計算得出施加擾動(dòng)后的輸出功率P(t+1)，然后對輸出功率P(t)、P(t+1)做比較，若P(t+1)>P(t)，則說(shuō)明施加的擾動(dòng)方向是正確，可以按此擾動(dòng)方向繼續追蹤最大功率點(diǎn)；若P(t)>P(t+1)，則說(shuō)明施加的擾動(dòng)方向是錯誤，需要改變擾動(dòng)的方向。改進(jìn)擾動(dòng)法最大功率跟蹤的流程圖如圖5所示。

控制流程圖中d為輸出PWM波形的占空比，△d為占空比擾動(dòng)量，§為允許的誤差范圍值。通過(guò)對施加擾動(dòng)前后電壓的采集與功率的計算判斷最大功率跟蹤的方向是否正確，然后進(jìn)行下一次的采集、計算和判斷，如此循環(huán)直到找到最大功率點(diǎn)。系統最大功率的跟蹤，就是通過(guò)不斷地采集、計算和判斷進(jìn)行自尋優(yōu)的一個(gè)過(guò)程。在開(kāi)始時(shí)采用較大的步長(cháng)跟蹤，隨著(zhù)工作點(diǎn)不斷的接近系統最大功率點(diǎn)，則逐漸地減小擾動(dòng)步長(cháng)直到跟蹤到系統的最大功率點(diǎn)。采用變步長(cháng)的擾動(dòng)跟蹤，可以使系統在較短的時(shí)間內追蹤到最大功率點(diǎn)；同時(shí)在功率變化較小時(shí)采用小步長(cháng)擾動(dòng)跟蹤，可以降低系統的穩態(tài)誤差保證最大功率跟蹤的跟蹤速度與跟蹤精度。

3 仿真分析
本文應用PSCAD電力系統仿真軟件建立了永磁同步風(fēng)力發(fā)電機和光伏電池的仿真模型并構建了基于改進(jìn)擾動(dòng)觀(guān)察法的小型風(fēng)光互補發(fā)電系統最大功率跟蹤的仿真模型，如圖6～8所示。