隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)能量需求的不斷增加，以及傳統(tǒng)能源消耗帶來的環(huán)境污染問題，可再生能源越來越受到人們的關(guān)注，風(fēng)能和太陽能作為兩種應(yīng)用廣泛的可再生能源，在資源條件和技術(shù)應(yīng)用上都具互補(bǔ)性，成為了最具開發(fā)前景的兩種可再生能源。與單一的風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)或光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，在滿足相同負(fù)載要求的前提下，經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有供電質(zhì)量穩(wěn)定、發(fā)電效率高、綜合發(fā)電成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于風(fēng)速和太陽輻照強(qiáng)度處于時(shí)刻變化中，新能源發(fā)電設(shè)備在固定參數(shù)下難以實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電，甚至有時(shí)發(fā)電效率極其低下，因此，有必要有針對(duì)性地設(shè)計(jì)一種新能源發(fā)電控制器，在發(fā)電過程中實(shí)時(shí)根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向、日照強(qiáng)度等變化動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電設(shè)備和蓄電池充放電的有效管理，以提高新能源發(fā)電工程的供電質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹一種風(fēng)光互補(bǔ)新能源發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，該控制器采集風(fēng)電機(jī)組、光伏電池的充電電流和蓄電池電壓以及負(fù)荷情況，經(jīng)過計(jì)算和處理后產(chǎn)生控制信號(hào)，控制主功率回路電路上的功率開關(guān)器件，實(shí)時(shí)對(duì)風(fēng)能和太陽能的充電情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到有效利用兩種能源的目的。

風(fēng)光互補(bǔ)新能源發(fā)電系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是由風(fēng)電機(jī)組、光伏電池陣列、風(fēng)光互補(bǔ)控制器、蓄電池組、逆變器和用電負(fù)荷等組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)控制原理如下：太陽能經(jīng)過光伏陣列的轉(zhuǎn)換得到直流電，直流電經(jīng)功率開關(guān)器件對(duì)蓄電池充電，同時(shí)風(fēng)電機(jī)組所發(fā)的電通過三相橋式整流后變?yōu)橹绷麟娡ㄟ^功率開關(guān)器件對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。風(fēng)電機(jī)組和太陽能電池陣列的電量可由單片機(jī)發(fā)出的PWM波觸發(fā)相應(yīng)的功率開關(guān)器件的導(dǎo)通與關(guān)斷來控制。蓄電池的充電電壓及電流由相關(guān)傳感器檢測(cè)并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后送給單片機(jī)，由單片機(jī)依據(jù)控制流程和相關(guān)參數(shù)對(duì)蓄電池的充放電進(jìn)行控制。當(dāng)蓄電池電壓充滿或風(fēng)電機(jī)組電壓過高時(shí)通過開關(guān)管進(jìn)行卸荷，以免造成蓄電池過充和危害其他設(shè)備安全。

硬件控制電路設(shè)計(jì)

該控制系統(tǒng)采用芯片PIC16F877A作為控制核心，配以電源模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、卸荷模塊等組成。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、配置靈活、可擴(kuò)展性好、可移植性強(qiáng)、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，系統(tǒng)硬件電路圖如圖2所示。