智能型高效风光互补控制器的设计
基于智能算法的风光互补电站优化设计
基于智能算法的风光互补电站优化设计随着气候变化和环境问题日益凸显，全球范围内寻求清洁能源的方式和方式变得愈发迫切，可再生能源的利用成为了诸多国家发展方向之一。
然而，光伏和风力发电分别陷入了零电量和断电两个相对严重的问题，如果将它们联合在一起，将有助于克服这个问题，为此，基于智能算法的风光互补电站优化设计成为一个新的出路。
1. 什么是智能算法？智能算法是一种基于复杂自动化方法的算法。
这些算法基于搜索、学习和自适应概念，可以自动化和重新组织一组基本的计算单元，以解决优化问题。
智能算法是一种寻找最佳解决方案并避免陷入局部最优解的方法。
2. 风光互补电站是什么？风光互补电站是一种采用风能和太阳能两个能源发电方式的电站。
二者相互补充，可解决风力发电和光伏发电所面临的缺点、不足和技术难点，例如光伏发电受天气影响，夜晚无法供电，而风力发电往往出现零电量和断电。
风光互补电站能够平衡两种能源的产电，增加电站的稳定性和可靠性。
3. 基于智能算法的风光互补电站优化基于智能算法的风光互补电站最主要是针对其优化和设计。
优化是指在风力和光伏之间找到最佳的能量配比，以取得尽可能高的发电效益。
设计则是针对各种因素如光照强度、风力等的变化，寻找最佳的方案，以满足发电需求。
通常情况下，基于智能算法的风光互补电站优化和设计将涉及到以下几个方面：（1）智能算法建模首先，需要对风光互补电站进行模型建立。
这里的模型是指用来描述风力和光伏的特性和参数的数学模型。
风力和光伏通常受多种因素影响，比如光照强度、风速、环境温度等。
因此，在建立模型时需要考虑到尽可能多的影响因素。
（2）参数调节在模型建立完毕后，需要进行参数调节。
利用智能算法，可以对模型中的参数进行多次优化。
通过不断改进算法参数，可以找到更好的方案，并提高电站的性能和效率。
（3）算法选择随着智能算法的发展，现在有多种算法可供选择，如粒子群算法（PSO）、遗传算法（GA）、模拟退火算法（SA）等。
风光互补控制器说明书
高性能风光互补路灯控制器使用说明书本系统图为连接参考，具体产品外观以实物为准一、产品概述集太阳能、风能控制于一体的智能控制器，专为高端的小型风光互补系统设计，特别适合于风光互补路灯系统和风光互补监控系统。
能同时控制风力发电机和太阳能电池对蓄电池进行安全高效的智能充电。
设备外观大方、液晶指示直观、操作方便。
具有一系列完善的保护功能。
设备充电效率高，空载损耗低。
该系统运行安全、稳定、可靠，使用寿命长，已得到广大用户的认可，具有较高的性价比。
风光互补路灯控制器是离网路灯系统中最核心的部件，其性能影响到整个系统的寿命和运行稳定性，特别是蓄电池的使用寿命。
二、性能特征1.可靠性：智能化、模块化设计、结构简单，功能强大；工业级的优质元器件和严格的生产工艺，适合于低温等相对恶劣的工作环境并具有可靠的性能和使用寿命。
2.PWM无级卸载：在太阳能电池板和风力发电机发出的电能超过蓄电池的需要时，控制系统必须将多余的能量通过卸荷释放掉。
普通的控制方式是将整个卸荷全部接入，此时蓄电池一般没有充满，而能量却全部消耗在卸荷上，造成资源的极大浪费；即使采用分阶段卸荷，一般只能做到五六级左右，效果仍然不理想。
我公司采用PWM(脉宽调制)方式进行无级卸载，即可以分上千个阶段进行卸载，一边对蓄电池充电，一边把多余的能量卸除，有效延长蓄电池的使用寿命。
3.ＰＷＭ充电方式，限压限流充电模式：在蓄电池电量较低时，采用限流充电模式；在蓄电池电量较高时，采用限压充电模式。
4.两路直流输出：每路均有多种输出控制方式可供选择，包括：常开；常关；常半功率；光控开、光控关；光控开、时控关；光控开、时控半功率、光控关；光控开、时控半功率、时控关。
只带液晶显示功能的控制器，通过液晶按键可以设定三种输出控制方式：常开；光控开、光控关；光控开、时控关。
5.LCD显示功能：LCD以直观的数字和图形形式显示系统状态和参数，如：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率、负载电流，输出控制方式，时控输出关断时间，光控开、光控关电压点，白天或夜晚指示，负载状态指示，蓄电池过压、蓄电池欠压、过载、短路等故障状态。
智能型高效风光互补控制器的研究第一章
第一章 绪论1.1 引言能源是整个世界经济增长和发展最基本的驱动力，是人类赖以生存的物质基础。
随着社会生产的日益发展，经济的快速增长，人类对能源的需求也迅速增长。
据国际能源机构的统计，石油、天然气和煤炭的开采年限分别只有40年、50年和240年[1]。
不仅如此，大量使用化石能源己经开始造成全球变暖，燃煤会通过煤渣和烟尘放出大量有化学毒性的重金属和放射性物质，严重污染了人类的生存环境。
日益加剧的能源危机和环境危机严重威胁着人类的生存和发展，为应对能源危机，人类开始将注意力转移到研究开发新的可再生能源资源上。
可再生能源资源主要有：风能、太阳能、核能、地热能、生物能和海洋能等[2]。
由于太阳能、风能具有资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境等诸多不可取代的优点，已被国际社会公认为理想的替代能源。
如何在开发和使用能源的同时，保护好人类赖以生存的地球环境与生态已成为一个全球性的重要问题。
近些年来，世界各国都在纷纷提高能源效率和改善能源结构的措施，开发利用太阳能、风能受到越来越普遍的重视。
智能型风光互补系统综合考虑了太阳能和风能在多方面的互补特性，作为一种灵活、稳定的能源供给系统，将成为新能源研究与应用的热点[3] [4]。
1.2 风力发电和太阳能发电的发展现况1.2.1 风力发电的发展现状风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。
太阳辐射到地球表面，引起地球表面各处受热不均，产生温差，引起大气的对流运动形成风。
据统计到达地球的太阳能中，尽管只有约 2%转化为风能，但其总量仍是十分巨大的。
全球风能约为92.74*10MW ，其中可利用的风能为72.74*10MW ，比地球上可开发利用的水能的总量还要大10倍。
自20世纪90年代初以来，风力发电的发展十分迅速，世界风电装机容量的年平均增长率超过了 30%。
截止到 2008 年底，全球的风力发电装机容量已达到 114000MW 以上，分布全球 60 多个国家，其中德国、美国、西班牙、印度、中国、丹麦、意大利、法国、英国、葡萄牙、加拿大、荷兰、日本、澳洲、爱尔兰、瑞典等 16 个国家装机容量已超过1 GW 。
超高性能风光互补MPPT电源能量管理控制器功能说明书
前面板为数码管显示操作器，通讯端口，通过此显示操作器可以查看/设置用户 参数；也可以通过 USB 通讯口连接计算机进行计算机查看/设置/调试控制器。 系统接线图：
公地电传司址话真：：：：无江0055锡苏1100曼省--8833克无6699斯锡5537电市9999子阳，科山1技镇38有锡12限陆28公路02司烈00士幕西侧 100 米
最大输出值（45V），所以驱动器可以正常驱动。如果 LED 灯珠功 率比较大时，其压降比较大时，可能无法驱动 12 粒串联，这时需要 适当减少串联粒数。原则上，串联起来的 LED 灯组额定工作下的电 压不超过 45V 即可。 串联的粒数，根据实际来决定。 2．串联后的灯珠组，可以多组并联。并联使用的条件是：灯珠组的电 气性能需要基本一致，保证每组基本均流吸收功率。每组的粒数必 须一样，绝不允许不同粒数 LED 组并联，否则，由于分流不均， 可能损坏 LED 灯。 根据不同的 LED 功率，可以并联的组数是不同 的，主要是因为驱动器输出电流是有限的。对于 1W 的 LED 灯珠， 其额定工作电流约是 310mA/3.2V 左右。在 24V 系统时，驱动器最 大输出电流为 3A，所以可以驱动的组数为 3A/0.31 约等于 9 组并联。 对于 12V 系统，则可以并联 5 组。2W 的灯珠电流约是 550Ma/3.6V, 3W 灯珠电流约 750mA/4V .设计时根据实际来定。
驱动器最大输出功率计算公式为： （24V 系统）Pmax=Vout*3.0A 单位 W （12V 系统）Pmax=Vout*1.5A 单位 W
Vout 为 LED 灯组两端电压。
风光互补型智能路灯系统设计
风光互补型智能路灯系统设计主考院校：专业：指导老师：考生姓名：准考证号：二零一二年四月十日摘要随着科技的发展，我们的生活变好了，但是我们周围的环境越来越差，而且自然界中一次性能源也越来越少，这样就被迫我们要去寻找新的能源。
太阳能和风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性。
由于风能和太阳能的随机性、间歇性，为满足稳定、持续的给路灯供电的需要，而新的能源单一化的使用却不能解决我们所面临的问题，能源的合理利用也越来越成为世界各国研究的主题。
本文介绍了风光互补型智能路灯系统设计，此系统可将风能与太阳能合理的结合互补，风光互补型路灯是利用太阳能组件的光生伏特效应，将光能转换为电能，以及风力发电将风能转化为电能，并储存在蓄电池中供负载使用，它是集太阳能光伏技术、风能发电技术、蓄电池技术、照明光源技术于一体的新兴技术。
由于小型风光互补路灯控制器的结构复杂，影响运行控制的因素很多，此文只着重考虑了在整个风光互补系统的经济性、可靠性的基础上进行蓄电池充放电控制系统和路灯控制系统的研究，为小型风光互补路灯控制器运行控制的深入研究和控制系统的不断完善提供了参考，以及用MCS-51中AT89C51单片机系统来控制整个电路，在电路中利用光敏电阻来对路灯的开与关进行控制，构成反馈电路来对路灯出现故障时的软件反馈，来对路灯的整体设计加以完整。
关键词：新型能源；智能型路灯；单片机；能源互补目录第一章绪论1.1 研究背景1.2 我国太阳能、风能发电的发展趋势1.2.1 太阳能发电的发展趋势1.2.2 风能发电的发展趋势1.3 本课题的研究内容第二章太阳能和风能发电系统的工作原理 2.1 传统的电力给电系统的原理2.1.1 传统的电力给电系统的原理2.1.2 传统的电力给电系统的弊端2.2 传统的光伏发电系统的原理2.2.1 传统的光伏发电系统的原理2.2.2 光伏发电系统的弊端2.3 传统的风力发电系统的原理2.3.1 风力发电系统的原理2.3.2 风力发电系统的不足2.4 风光互补发电系统的原理2.4.1 最合理的独立电源系统2.4.2 技术方案的最优配置第三章风光互补发电系统中蓄电池的工作原理 3.1 蓄电池的工作特性3.1.1 铅蓄电池的工作原理3.1.2 蓄电池的工作温度影响3.2 蓄电池的检测第四章路灯定时控制4.1 路灯的开关与外界光照强度的关系4.2 采用光敏开关检测环境照度第五章控制器硬件部分及外围电路设计5.1 风光互补控制器方框原理图5.2 硬件设计原则5.3 时钟电路5.4 复位电路5.4.1 可靠性5.4.2 人工复位5.5 按键电路5.6 显示电路5.6.1 显示方式选择5.6.2 LED的驱动和显示第六章软件设计6．1 主程序6．2 计时程序6．3 中断程序第七章系统的硬件抗干扰设计 7.1 抗干扰概念7.2 干扰的消除第一章绪论1.1 研究背景随着科技的发展，我们的生活变好了，但是我们周围的环境越来越差，而且自然界中一次性能源也越来越少，这样就被迫我们要去寻找新的能源。
风光互补控制器设计思路,基于单机控制
风光互补控制器设计思路
风光互补控制器主要功能是控制风力发电机与太阳能电池板发出来的交直流电，完成对蓄电池充放电控制和各种负载的控制，风电部分主要是整流后的风电输入电压、风电输入电流采集。
光伏部分主要是光伏输入电压、光伏输入电流的控制。
主要性能是风力发电机发出三相电，经过整流滤波得到直流，光伏通过太阳能电池板直接得到直流，两路直流电源先经过mos管模块，通过pwm与MPPT技术给蓄电池充电，期间要监测电压、电流和温度，并通过模数转换到单片机，经单片机处理将相关信息在液晶屏显示。
采用单片机控制最大功率点的跟踪（mppt）控制，实现环境资源处于最大利用率。
蓄电池为模拟直流负载模块、感性负载模块和LED模块供电。
系统提供保护模块，卸载模块，防雷浪涌模块和蓄电池过放保护功能模块等。
风光互补控制器实验箱设计要求每个模块相对独立设计，而每个模块又是相互关联的，功能模块经连接组合一起要构成一个完整的“风光互补控制器”并实现相关功能，同时可完成如下实验内容项目。
整体模块框图：
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风光互补路灯控制器设计
-风光互补路灯控制器的研究与设计摘要无论是时代的发展还是人们生活的所需，都不可避免的要使用能源，然而如今能源消耗十分巨大且难以减少，旧的煤，石油，天然气等一次能源终会耗尽，因此需要尽快开发利用新能源。
其次新型清洁能源由于对环境产生的危害极小，所以其开发显得更加重要。
此次对风光互补控制器的研究，便利用了太阳能和风能，它们对环境无害且储量大。
以单片机STC89C52为主，外设器件为辅，将上述两种能源转换成电能，为路灯供电产生照明。
本设计包含的器件主要有LED灯，太阳能电池组，风力发电机，太阳能专用蓄电池，风光互补控制器等。
设计的路灯工作时有两种模式，分别是自动工作模式和手动工作模式；自动工作模式下路灯可以根据光照强度自动打开或关闭路灯，手动工作模式则是用户开关电灯。
关键词：太阳能风能互补；路灯；STC89C52abstractNo matter the development of the times or the needs of people's life, it is inevitable to use energy. However, today's energy consumption is very huge and hard to reduce. The old primary energy such as coal, oil and natural gas will eventually be exhausted, so it is necessary to develop and use new energy as soon as possible. Secondly, the development of new clean energy is more important because of its little harm to the environment. In this study, solar energy and wind energy are used conveniently. They are harmless to the environment and have large reserves. With STC89C52 as the main chip and peripheral devices as the auxiliary, the above two kinds of energy are converted into electric energy to supply power for street lamps and generate lighting. This design includes LED lights, solar cells, wind turbines, solar batteries, wind complementary controller and so on. There are two working modes in the design of street lamp, which are automatic working mode and manual working mode. Under the automatic working mode, street lamp can be turned on or off automatically according to the light intensity, and the manual working mode is that the user switches on and off the electric lamp.Key words: solar energy and wind energy complementary; street lamp; STC89C52目录第一章绪论1.1课题背景及其意义1.2 国内外的能源状况1.3本文的主要研究内容及论文结构安排第二章中心论点第三章硬件电路的设计3.1系统的功能分析及体系结构设计3.1.1系统功能分析3.1.2系统总体结构3.2模块电路的设计3.2.1 STC89C52单片机核心系统电路设计3.2.2 高亮LED灯照明电路（低电平有效）设计3.2.3 GMDZ光敏电阻传感器模块电路设计3.2.4 二挡拨动开关检测电路设计3.2.5 太阳能发电电路设计3.2.6 风能发电电路设计3.2.7 TP4056锂电池充电模块电路设计3.2.8 USB-5V升压模块电路设计3.2.9 完整电路图设计3.3小结第四章系统软件设计4.1 编程语言选择4.2单片机程序开发环境4.3 Keil uVision4软件开发流程4.4 程序流程图4.5 小结第五章总结致谢参考文献第一章绪论1.1课题背景及其意义众所周知，能源一直是困扰着人类发展的一个重要问题，尤其是现在我国正在工业发展的一个重要时期，然后慢慢的过渡到服务业为主的国家，所以能源消耗巨大。
风光互补发电系统控制器的设计与控制
风光互补发电系统控制器的设计与控制作者：刘高强来源：《科技与创新》 2020年第18期文章编号：2095－6835（2020）18－0144－02刘高强（贵州电子信息职业技术学院，贵州黔东南苗族侗族自治州 556000）摘要：中国风能、太阳能资源丰富，具有很大的利用空间，风光互补发电是当今研究的热门课题。
采用工业级的STC系列单片机IAP15W4K61S4作为主控制器设计了一种风光互补发电系统控制器，主要设计了控制器的电压转换电路、电压检测电路、蓄电池充放电电路以及开关控制电路，并分析了电压检测、变换和控制原理以及风光互补发电系统的控制策略，实验测试证明该控制器能正常稳定运行。
关键词：风光互补；发电系统；控制器；控制策略中图分类号：TM614 文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.18.059能源是人类生存和发展赖以生存最重要的物质，不可再生能源煤、天然气、石油等不仅带来严重环境问题，且开采时间有限[1]。
太阳能和风能是目前较为常用的可再生能源，它们在地域和时间上存在互补的关系，且中国幅员辽阔，风能和太阳能资源丰富，具有很大的利用空间，风光互补发电成为人们研究的重点[2-4]。
如何控制和收集电能是新能源发电系统的关键问题，风光互补控制器作为风光互补发电系统的大脑，如何完成电压的检测、电压的变换以及电压的控制具有研究价值。
1 风光互补发电系统风光互补发电系统主要由太阳能光伏组件、风力发电机、风光互补控制器、蓄电池以及逆变器组成，其结构如图1所示。
风光互补控制器将太阳能、风能产生的电能进行整流、变换输出稳定的直流电，直流电直接供直流负载使用，蓄电池进行电能的存储，逆变器将直流电转换为交流电供交流负载使用。
2 风光互补控制器硬件设计本文采用工业级的单片机IAP15W4K61S4作为主控制单元设计风光互补控制器，其技术指标为：风力发电机额定输出功率30 W，光伏电池的额定输出功率100 W，光伏电池浮充电压13.5V，蓄电池额定电压12 V，蓄电池过放电压保护10.8 V，蓄电池过放恢复电压12 V。
风光互补智能控制系统的设计与实现的开题报告
风光互补智能控制系统的设计与实现的开题报告一、选题背景随着能源危机的加剧和环境污染问题的日益严重，新能源的应用和发展越来越得到关注和重视。
而风能和光能是目前最为广泛使用的两种新型能源。
然而，由于风、光资源的不稳定性、随机性以及不集中性，直接影响了新能源设备的利用效率和经济效益。
因此，将风能和光能进行互补利用，可以有效降低发电成本，提高发电效率。
目前，智能控制技术的发展为风光互补利用提供了可能。
因此，设计和实现一套实用的风光互补智能控制系统具有十分重要的现实意义。
二、选题意义1.推动风光互补利用技术的发展和应用。
通过智能控制来优化风光互补发电系统的运行，提高发电效率和经济效益。
2.为实现能源可持续发展做出贡献。
风光互补发电是未来新能源发电的重要方向之一，其可持续发展与实现能源清洁化、低碳化具有重要意义。
3.提高能源的利用效率。
通过智能控制来实现风光互补发电系统的协同运行，可以提高能源的利用效率，降低发电成本。
三、研究内容1.风光互补发电系统的原理及技术路线。
2.风光互补智能控制系统的设计思路及功能需求。
3.风光互补智能控制系统的软硬件设计和实现，基于FPGA和单片微处理器实现核心控制器的设计和软件开发。
4.系统的实验室测试和性能评估，包括系统的各项指标测试和运行效果评估。
四、研究方法1.从理论和实验两个方面进行研究。
2.采用先进的软件和硬件技术，包括FPGA、单片微处理器、传感器、通信技术等，进行系统设计和实现。
3.在实验室中对系统进行多项测试和性能评估。
五、论文结构第一章：选题背景与意义第二章：国内外研究现状第三章：系统原理及设计思路第四章：系统软硬件设计与实现第五章：系统测试与性能评估第六章：结论与展望参考文献。
智能全功率MPPT风光互补路灯控制器设计
• 138 •测控技术2018年第37卷第6期计算机与控制系统智能全功率MPPT风光互补路灯控制器设计黄进(重庆工业职业技术学院智能制造技术学院，重庆401120)摘要:针对一类普通风光互补路灯控制器转换能效低、稳定性差等问题，设计一种智能全功率MPPT风光互补路灯控制器。
采用双MCU处理器PIC16F877A单片机为控制器核心，硬件采用模块化的设计方法，整个控制器由主控制模块、从控制模块、风力发电机智能升压MPPT模块，以及风力发电机点刹控制模块、太阳能智能升压MPPT模块、蓄电池充/放电模块、负载LED灯模块组成，在分析光伏电池和风力发电机最大功率点跟踪问题的基础上，采用风力发电机和太阳能智能全功率MPPT跟踪控制策略。
最后，在实验室搭建测试平台，测试结果表明，控制器可以可靠稳定运行，跟普通控制器相比，其充电效率与能源利用能效提高22.1?，能够实现能源的最大化利用。
关键词！智能全功率；MPPT;风光互补;模块化；最大功率跟踪中图分类号:TM571 文献标识码:A文章编号！1000 -8829(2018)06 -0138 -07d o i:10.19708/j.ckjs.2018.06.031Design o f I ntelligent Full Power MPPT Wind and LightComplementary Street Lamp ControllerHUANG Jin(F a c u lty o f In te llig e n t M a nufa cturing Technology, C hongqing In d u stry P olytech nic College, Chongqing 401120, China)A b s tr a c t：In order to solve the problems of low conversion efficiency and poor stability of ordinary scenery complementary street lamp controller,a kind of intelligent power MPPT scenery complementary street lampcontroller is designed.The dual MCU processor PI(]16F877A was taken as the core of binedwith three types of battery charging theory,the modular design method was adopted to the hardw controller consists of a main control module,a slave control module,a wind turbine intellig module,a wind turbine generator brake control module,a solar smart boost MPPT module,a batery charge/discharge module and a load LED lamp module.Based on the analysis of tlie maximum powe lem of photovoltaic cells and wind turbines,tlie dual intelligent fi^ll power MPPT control strategy lar energy was adopted.Finaiy,a test platform was built in the laboratory*The test troller has stable and reliable pared with the conventional controller,the energy utilization efficiency are increased by22. 1%, which can maximize the utilizationK e y w o r d s:intelligent f ull power;MPPT;complementary scenery;modularize;maximum power tracking新能源为可持续发展提供重要能源保障，近年来，可燃冰的发现、页岩气田的开采等都是在为缓解石油、煤炭、天然气等传统能源紧张寻找可以替代的能源，走 可持续发展道路[1]。
新能源风光互补系统中的智能控制与优化
新能源风光互补系统中的智能控制与优化随着人们对环境保护意识的逐渐增强，新能源的发展已成为不可逆转的趋势。
在新能源系统中，风光互补系统受到越来越多的关注。
风光互补系统结合了风能和太阳能两种清洁能源，在电力生产中具有得天独厚的优势。
然而，如何实现新能源风光互补系统中的智能控制与优化，将对系统的效率和可靠性产生重要影响。
智能控制是新能源风光互补系统中的关键技术之一。
通过智能控制技术，系统可以实现对发电设备的精准控制，提高能源利用率。
例如，通过风速和太阳辐射的实时监测数据，智能控制系统可以自动调节风力发电机和光伏板的工作状态，使系统在不同气候条件下都能够高效运行。
同时，智能控制还可以对储能设备进行智能化管理，提高新能源风光互补系统的功率平衡和稳定性。
优化算法是实现新能源风光互补系统智能控制的重要手段。
通过合理选择优化算法，可以有效提高系统的发电效率和经济性。
例如，基于遗传算法的优化方法可以对系统中的参数进行全局搜索，找到最优解决方案。
而基于模拟退火算法的优化方法则可以帮助系统在短时间内找到较优解，提高系统的响应速度和稳定性。
通过优化算法的应用，新能源风光互补系统的性能可以得到进一步提升。
在实际应用中，新能源风光互补系统中的智能控制与优化还面临着一些挑战。
首先，不同地区的气象条件和用电需求差异巨大，如何通过智能控制技术实现对系统的智能调度成为一个难点。
其次，新能源的不稳定性和间歇性给优化算法的设计带来了一定困难，如何克服这些困难成为了优化算法研究的重要方向。
此外，新能源风光互补系统中的大数据处理和安全问题也是亟待解决的关键问题。
为了更好地解决新能源风光互补系统中的智能控制与优化问题，研究人员正在不断探索新的技术和方法。
在智能控制方面，机器学习和深度学习等人工智能技术的应用将有望为系统的智能化控制提供新的思路。
在优化算法方面，量子计算和蚁群算法等新兴算法的引入也将为系统的优化提供更多可能性。
通过不断创新和实践，新能源风光互补系统中的智能控制与优化将迎来更加美好的未来。
风光互补智能照明系统的设计
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安全管理中计算机信息化系统的应用分析
□彭 栋
【内容摘要】安全管理是我国生产管理的主要内容，与企业发展和生产密切相关，基于现如今的数字化发展，企业安全管理体系 的构架，需要积极实现信息化和网络化，通过互联网技术、计算机技术以及大数据等信息技术，构建起完善、规范的 安全管理体系，借助计算机信息化系统的应用和完善，有利于为安全管理决策提供科学、可靠和全面的数据，规避 安全风险。由于企业管理都逐步将信息技术应用到企业工作和管理，随着互联网安全问题的重视，企业面临的安 全风险也逐步增加，为避免互联网安全风险对企业的影响，就要健全计算机信息化系统。本文从安全管理的作用 和意义入手，分析计算机信息化系统应用的作用和有效途径，为企业安全管理体系中计算机信息化系统应用制定 有效建议。
【关键词】风光互补； 智能照明； 系统设计 【基金项目】本文为江苏省大学生创新创业训练计划项目“风光互补 IOT 型节能照明装置的研究”（ 编号： xdc2018003） 成果。 【作者简介】赖程（ 1997 ～ ） ，男，江西宁都人； 南通理工学院电气与能源工程学院学生； 研究方向： 数字信息处理 【通讯作者】耿丽（ 1978 ～ ） ，女，江苏宿迁人； 南通理工学院电气与能源工程学院讲师，工程师，硕士； 研究方向： 应用电子技术
在物联网技术的基础上，供电部分是采用风光互补直流 的 12V 蓄电池进行充电，并用降压模块将 12V 直流电变为 3. 3V 和 5V 直流电供电给 LED 灯照明系统，除却风力发电组 件，光伏组件，以 及 蓄 电 池 组 以 外，还 有 智 能 控 制 器 以 及 网 关、单片机、蓝牙和继电器模块。所以，基 Android 手机端的 蓝牙模块构建风光互补路灯照明智能系统的设计，利用智能 手机的蓝牙模块实现智能化系统开发，可有效实现对供明系 统的优质化、科学性控制，便于系统照明体系的智能化控制。
智能型风光互补系统控制器说明书
联系人：卫劲松 手机：13955181194 工作 QQ：898932461 4
在本控制器的周围严禁放置任何易燃、易爆及危险品。
请让儿童远离现场，避免事故发生。
做好合格的防雷和接地措施。
2．责任条款
由于生产商无法了解用户是否按照“安装使用手册”操作，以及 控制器的安装、使用、维护情况。而不正确的安装会导致材料的破坏， 并可能危及人身安全。因此，我们对由于不正确的安装、使用、维护 所引起的人身和财务的损失不承担任何责任。并且，我们也不承担任
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4.4：负载输出： 4.4.1：两路DC输出，可分别工作，互不干扰； 4.4.2：多种工作模式：常开、常闭、光控开+时控+光控关、晨亮； 4.4.3：时控有三个时段设置，不同时段功率可调（LED灯具专用）； 4.4.4：负载过流保护，连续>1.5倍额定电流8秒保护，连续>2倍额 定电流3秒保护，短路立即保护，不会损坏元器件； 4.4.5：可选择晨亮功能，并且时段长度可调，功率可调； 4.4.6：独特的光控灵敏度检测，光控阀值1-8V可调；
合肥尚能电源科技有限公司 邮箱：hfsnpower@
7．接线示意图
8． 控制器实物图片
联系人：卫劲松 手机：13955181194 工作 QQ：898932461 11
(1) 风机刹车保持 5 分钟以上（时间可调）； (2) 蓄电池达到充电返回电压时（电压可调）；。 联系人：卫劲松 手机：13955181194 工作 QQ：898932461 7
风光互补控制器设计方案2
风光互补控制器设计方案一、风光互补控制器方框原理图如下:二、本项目开发的主要难点:1、单片机风光互补控制软件开发与调试;2、风光互补控制硬件、单片机输入输出驱动模块的开发与调试;解决措施:难点第1项由柳海南负责开发与调试;难点第2项由柳自荣负责开发与调试;三、本项目的技术指标:技术参数:型号WWS05-24-三相额定风机功率0.4KW额定太阳能功率0.2KW额定蓄电池电压24V DC蓄电池浮充电压29V DC蓄电池过放保护电压22 V DC蓄电池过放恢复电压24 V DC光控路最大直流输出功率120W时控路最大直流输出功率120 W控制方式PWM(脉宽调制)显示方式LED保护功能太阳能电池防反冲保护、太阳能电池接反保护、蓄电池过充电保护、过放电保护、蓄电池接反保护、蓄电池开路保护、风机自动刹车和手动刹车保护保护功能解说:1. 太阳能电池反充保护:根据原理图:由于二极管接在两电池正极之间,并且电流只能由太阳能电池流向蓄电池,而不能相反,这就是反冲保护.2. 太阳能电池接反保护:如图,由于二极管正接在两电池正极之间,虽然太阳能电池然接反了,但由于二极管的的正接电流不能从蓄电池流向太阳能电池,太阳能电池得到保护.3. 蓄电池过充保护:当蓄电池电压状态显示:指示灯名称指示灯状态状态说明NIGHT 常亮机器损坏闪烁当蓄电池电压不低于蓄电池过放保护电压时,30秒后有输出灭直流输出端停止供电UNDER VOLTAGE 常亮表示蓄电池电压低于蓄电池过放电保护闪烁无闪烁状态灭运行正常CHARGE 常亮表示见机和太阳能电池正在对蓄电池充电闪烁达到蓄电池浮充电压,处在卸载状态灭风力、太阳能电池板不充电四、风光互补路灯控制器原理图:PCB1:PCB2:五、项目进度安排:序号日期内容19月20日—9月30日项目技术设计方案制定,讨论与审批,绘制控制器PCB板,制作元器件清单,购买元件.210月7日—10月20日制件样机,烧录控制软件310月21日—11月10日调试样机411月12日—11月20日样机试验511月21日—11月30日样机测试,编写技术文件,技术工作总结柳自荣(高级工程师)2009年11月2日。
风光互补控制器方案
技术方案描述：
1：控制器提供3路输入接口，2路太阳能，一路风机；提供两个输出接口，输出一、输出二，一个蓄电池接口，提供一路外部监控485通讯接口，提供一个可选功能的温度补偿接口。
2：风机控制回路和光伏控制回路相互独立，以光伏回路为主控制回路，风机回路备用。
其中光伏回路采用最大功率跟踪技术MPPT，最大可能提高光伏发电效率。
3：采用全桥DC-DC隔离方案，在蓄电池侧，采用三阶段充电模式，延长蓄电池的寿命。
4：DSP芯片采用美国microchip公司的dsp30f3011，芯片内部自带EEPROM，蓄电池的各充放电参数可自行设置、mppt跟踪、充放电控制、输出控制模式、风机的卸荷控制等功能均由DSP完成，实现智能控制。
5：提供系统防雷设计。
6：系统功率器件采用英飞凌IGBT、IR公司的MOSFET
7：根据用户需要可提供远程监控软件。
智能型高效风光互补控制器的研究第三章
智能型高效风光互补控制器的研究第三章第三章智能型风光互补发电系统的控制策略3.1风力发电部分的控制策略3.1.1风力发电系统的最佳运行原理由第二章中的第2.1.2小节分析可知，风力机不可能百分之百的将风能转化成机械能，风力机从自然界中获取的风能是有限的，风力机单位时间内风轮捕获的风能1是PmSv3Cp，Cp为实际风能利用系数，根据贝茨理论可知Cp0.593。
2实际风能利用系数Cp与叶尖速比有关，Cp与的关系曲线如图2.2所示。
从图2.2中可以看出，存在唯一一个最佳叶尖速比值m使得风力机实际风能利用系数达到最大值Cpma某。
最佳叶尖速比典型值有取m8.1，与其对应最大风能利用系数典型值取Cpma某0.48。
自然界中风具有不平衡性和随机性，且风速也是处于不断变化之中，使得Cp难以运行在最大点上，造成风力机运行效率低下，为匹配最佳功率Pma某，须在风速变化时及时实现风机角速度的调整，确保风力发电机运行在最佳叶尖速比m附近，实现最大程度地利用风能，这就是风力发电系统中的最大功率点跟踪控制[30]。
3.1.2风力发电中最大功率点跟踪控制风力发电机最大功率跟踪方法可以分为三类：风速自动跟踪控制、风机转速反馈控制、功率扰动控制[30][31][32]。
1.风速自动跟踪控制该类控制原理简单，如图3.1所示：首先，需要测出风速，通过风机负载功率曲线获得给定功率Pg；其次，由功率观测器获得风机输出电流，将其与风机输出电压相乘得到风机输出功率Pr；最后，将Pg与Pr相减得功率误差P，经PI调节得风机可控参数值，实现对风机电流的调节，从而达到风机输出功率调节[13]。
U功率观测器PrvPg+-PPI调节器Icmp传动系统动态特性U图3.1风速自动跟踪控制方案图该控制方法简单，能使风力机运行在最大功率点。
但是本方案的实现主要困难在于风机测速装置难以准确测出准确的风速信号，而且还需要事先知道准确的风力机功率特性。
2.风机转速反馈控制该控制方法是建立在前一种方法基础上的，不同之处在于给定功率Pg的获取方法，如图3.2所示[13]。
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第四章智能型高效风光互补控制器的设计4.1 控制器的总体设计框图智能型高效风光互补控制器的总体设计框图如图4.1所示，该控制器由主电路板和控制电路板两部分组成。
主电路板主要包括不控整流器、DC/DC变换器、防反充二极管等。
控制电路板中的控制芯片为PIC16F877A单片机，它负责整个系统的控制工作，是控制核心部分，其外围电路包括电压、电流采样电路，功率管驱动电路，保护电路，通讯电路，辅助电源电路等。
图4.1 风光互补控制器总体设计框图4.2主电路设计4.2.1主电路结构控制器的硬件电路主体部分如图4.2所示。
风力发电机输出的三相交流电接U、V、W，经三相不控整流器整流和电容C0稳压后给蓄电池充电。
图中SP、SN分别为太阳能电池板的正、负极接线端子，D1为防反充二极管，其作用是防止蓄电池电压和风力发电机的整流电压对太阳能电池阵列反向灌充，确保太阳能电池的单向导电性。
R0是风力发电机的卸荷电阻，当风速过高时，风力发电机输出电压大于蓄电池过充电压，单片机输出脉冲（PWM ）来控制Q3开通，使多余的能量被消耗在卸荷电阻上，从而保护蓄电池。
二极管D2和保险丝F1是为了防止蓄电池接反，当蓄电池接反时，蓄电池通过D2与F1构成短路回路，烧毁保险丝而切断电路，从而保护控制器和蓄电池。
主电路中间部分是两个输出并联的Buck 型DC/DC 变换器，为了抑制MOSFET 管因过压、du/dt 或者过流、di/dt 产生的开关损耗，本设计的DC/DC 变换器采用具有缓冲电路的Buck 变换器。
图4.2 硬件主电路结构4.2.2主电路参数设计由图4.2可知，主电路是由两个互相独立输出端并联的Buck 电路组成，一路是光伏发电系统主电路，一路是风力发电系统主电路。
1. 光伏发电部分实验中采用光伏电池组件的最大功率点电压为17.6V ，开路电压为21.6V ，一共使用了4块太阳能光伏电池，选择的太阳能光伏电池组件输出电压范围为60~90V ，参数设计指标如下：Buck 变换器的输入电压s V =60~90V ，输出电压48o V =V, 占空比0.360.53D ≤≤，开关频率20f KHz =，输出电流平均值04I A =，纹波电流I ∆不超过20%。
(1) 功率器件的选择根据Buck 电路中开关管的电压应力要求[40]V T = V s ，即V T 等于最大直流输入电压90V ，考虑到需要留有一定的电压裕量，耐压值选用100V 即可，本文中功率器件实际选择IR 公司的开关管IRFP150N ，其相关参数为：耐压值100V DSS V =，导通电阻()0.036DS on R =Ω，额定电流值42A D I =。
(2) 滤波电感的设计[41]Buck 电路工作有两种模式，电感电流连续模式CCM(Continuous Current Mode)和电感电流断续模式DCM(Discontinuous Current Mode)。
前者输出电压仅由占空比D 决定，而后者与D 和负载R 相关，本文选择电感电流连续工作模式。
设Buck 电路的开关周期为T ，占空比为D ，在电感电流连续工作模式下，图4.3(a)所示的Buck 电路只有两种开关状态。
在(0~1t )时，如图4.3(b)所示，开关管Q 导通，电源对电容充电，同时向负载供电。
此时输出电压o s V V ≈，输出电流0I 呈指数曲线上升；在(1~2t t )时，开关管关断，电容C 放电，经续流二极管D1续流，此时o V 0≈，负载电流o I 呈指数曲线下降。
为使负载电流连续且脉动小，串联的电感必须足够大，电感量越大，滤波效果越明显，但是电感量过大时，会使滤波器的电磁时间常数变大，使得输出电压对占空比响应速度变慢。
+-(a) Buck 变换器电路图 (b) 开关管Q 导通时等效电路+-Vo(c) 开关管Q 关断时等效电路 (d) 电感电流连续波形图4.3 Buck 变换器的电路图及电感电流连续时波形由图4.3(d)可知在 0~1t 时，开关管开通，L i 的增量L i +∆为：S 0S 0S 0L+==on s sV V V V V V i T DT D L L Lf ---∆= (4-1) 在1~2t t 时，开关管关断，L i 的减少量L i -∆为： 0000L-=()=(1)(1)off s on s sV V V Vi T T T D T D L L L Lf ∆=--=- (4-2) 稳态时，一个开关周期内，滤波电容C 的平均充电电流与放电电流相等，故变换器的输出的负载电流平均值o I 就是L i 的平均值L I ，即：min maxo 2L L L I I I I +== (4-3) max1122o L o L L V I I i i R =+∆=+∆ (4-4)min1122o L o L L V I I i i R =-∆=-∆ (4-5)根据电感电流连续模式时min L I 总是大于0，且L L+L-i i i ∆=∆=∆，有：12o L V i R +≥∆ (4-6) 由式(4-1)、(4-6)得：S 02o s V V V D R Lf -≥，即S 02o sV V I D Lf -≥，由此可知电感电流的临界电感量S 02c o sV V L D I f -=，考虑到纹波系数f K ，一般取0.1~0.3，则有临界电感量S 03(6048)0.530.2220.242010f o s V V L D mH K I f --==⨯=⨯⨯⨯⨯ (4-7)电感的设计本文采用AP 法，即计算出磁芯窗口面积和磁芯有效截面积的乘积AP 值，根据AP 值查找相应表格，找出所需磁性材料编号[42][43]。
a.确定磁芯规格 计算电感储能量：223242(/2)0.210(40.4) 1.93610222o L L I I LI E H A --+∆⨯+====⨯ (4-8)计算AP 值：417.0114411j 423.0)4334.03.010*1036.19(10(cm K K B LI AP XO W =⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=--+） (4-9)在式(4-9)中，W B 为铁氧体最大工作磁感应强度取0.3T , O K 为窗口有效使用系数，j K 为电流密度系数，X 为常数 取0.17X =-。
故选用的铁氧体磁环的参数为：外径31mm D =, 厚度8mm T =, 内径19mm d =，有效磁路面积20.471cm e A =，有效磁路长度7.55mm e L =，22.83cm w A =。
b.计算电流密度：0.172()433(0.47 2.83)412.5A/cm X j e w J K A A -=⨯=⨯⨯= (4-10)式(4-10)中，电流密度系数433j K =，常数0.17X =-。
c.计算裸线面积：240.420.0106cm 412.5O xp II A J ∆++=== (4-11) 选取17#AWG -导线，裸线面积加上绝缘外皮面积为0.01172cm ，直径为0.122cm 。
d.计算线圈匝数：'230.75 2.83 2.125cm w w A S A ==⨯= (4-12)匝1080117.06.0125.2'2=⨯==x w A S A N (4-13) (3) 输出电容的设计Buck 变换器的最大输出电压为48V ，所以选择电解电容的耐压值应比这一值大，考虑到纹波电压，本文取纹波电压为0.5V o U ∆=26223480.53(5010)79.5uf 880.2100.5o s o V D C T L V --⨯==⨯⨯=∆⨯⨯⨯ (4-14) 因此，图4.2中的C1取100uf ，耐压值为100V 的电解电容。
(4) 续流二极管的选择计算流过二极管的峰值电流P I ：1180.288.8A 22P O I I I =+∆=+⨯⨯= (4-15)式(4-15)中，O I 为光伏发电和风力发电输出电流之和，即4A 4A 8A O I =+=，纹波电流I ∆不超过20%，即I ∆上限值不能超过0.20.28A 1.6A O I =⨯=。
为保证电路工作时安全可靠，选取续流二极管MBRF15100CT ，反向耐压100V ，允许通过峰值电流为15A 。
2. 风力发电部分实验中用市电经三相调压器调压代替风力发电机输出三相交流电，经不控整流器整流输出电压范围为60~90V(DC)，即Buck 变换器的输入电压i V =60~90V ，输出电压还是48o V =V ，风力发电部分的参数设计原理与光伏发电部分相同，功率器件选择IR 公司的开关管IRFP150N ，滤波电感L2取0.2mH ，输出电容C2取100uf ，耐压值为100V 的电解电容。
4.2.3缓冲电路由于电路中存在分布电感和感性负载，当MOS 管关断时，将会在MOS 管上产生很大的浪涌电压。
为了消除浪涌电压的危害，提高MOS 管工作可靠性和效率，常用的方法是使用缓冲电路。
本文采用RCD 型缓冲电路，如图所示。
图4.4 RCD 型缓冲电路缓冲电路器件参数计算：69()40.110210F 200C r f CEI t t C V --+⨯⨯=≈=⨯ (4-16)式(4-16)中，C I 为开关管Q1关断时流过电容C29的瞬间电流，即4A C I =；r f t t +为C29的充电与放电时间之和，60.110s r f t t -+≈⨯；CE V 为电容C29上的钳位电压，当开关管Q1关断时，输入电源给开关管的漏源极间电容和电路中的其他杂散电容充电，直到漏源电压达到in V ，二极管导通，箝位电容电压逐渐上升，即漏源电压也逐渐上升，而且箝位在2in V 数值，即2200V CE in V V ==。
根据(4-16)计算，取C29100uf =，开关频率20KHz f =，0.50.525us on t T f===，则有：25833.3330.01on t R C ==≈Ω⨯ (4-17) 故R21可以取1K Ω，D13采用DESI60-10A 。
4.3 控制电路设计控制电路是指控制主电路的控制回路，通常包括检测电路、驱动电路和保护电路等。
本文设计选择美国Microchip 公司开发生产的PIC16F877A 单片机作为控制芯片，由于其计算速度等性能比普通单片机高，且价格比高级信号处理器（DSP ）低，所以得到广泛应用。
PIC16F877A 具有以下功能和特点[44]：(1) 属于精简指令集(RISC)的计算机结构，只有35个汇编语言指令，且每一条指令都固定为14位长；(2) 采用哈佛总线结构，它的程序存储器、数据存储器以及堆栈可以灵活设计； (3) 工作频率范围为DC~20MHz ，具有上电复位和掉电锁定复位两种重置功能； (4) 3个定时器(Timer)，除了具有最基本的定时器功能外，还有捕捉、比较、产生PWM 信号等功能；(5) 12个外部中断源，共享一个中断向量(位于程序存储器的004H处)；(6) RS232串行通信接口；(7) 8个8位模拟数字转换器(A/D)；(8) 采用Flash程序存储器芯片，产品可以多次编程，可以随意擦写芯片程序；(9) I/O端口驱动负载能力较强，输出引脚可以驱动20~50mA的负载。