小型风光互补发电系统最大功率控制的研究

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小功率风光互补发电系统最大功率跟踪研究及仿真

小功率风光互补发电系统最大功率跟踪研究及仿真
小功率风光互补发电系统主要由太阳能光伏发电和风力发电组成，它可以充分利用两种能源，提高发电效率，并减少对传统能源
的依赖和污染。

为了实现小功率风光互补发电系统的最大功率跟踪，需要对其进行研究和仿真。

对于小功率风光互补发电系统的最大功率跟踪，可以采用模糊
控制、PID控制、神经网络控制等方法，其中模糊控制方法比较常用。

模糊控制方法的原理是将输入参数模糊化后进行推理，得到模
糊输出，再将模糊输出进行解模糊，得到实际输出结果。

这种方法
不需要精确的数学模型，可以在不确定的环境下进行控制，适合用
于小功率风光互补发电系统的最大功率跟踪。

在仿真方面，可以使用Matlab/Simulink等软件进行仿真和验证。

具体步骤可以如下：
1. 建立小功率风光互补发电系统的模型，包括太阳能光伏发电
和风力发电模型，以及电池和逆变器模型等。

2. 建立最大功率跟踪控制器模型，采用模糊控制方法，设置输入、输出变量和规则库，并进行仿真测试。

3. 对仿真结果进行分析和评估，优化控制器参数，提高最大功
率跟踪精度和效率。

4. 在小功率风光互补发电系统中进行实际测试，验证仿真结果
的准确性和可行性。

小功率风光互补发电系统的最大功率跟踪研究和仿真，可以为
实际应用提供参考和支持，促进新能源发电技术的推广和应用。

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究

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小型风光互补发电系统研究与应用

ｓｅｒｃｃｎｅｙｏｍｐｅｎｔｒｗｅｅｒｔｏｓｓｅｈｔａｂｆ—ｇｉｌｍｅａｐｏｒｇｎｅａｉｎｙｔｍｓｔａｃｎｅｏｆｒｄ．Ｄｅｃｉｄｈｅｏｍｐｓｔｏｙｓｒｂｅｔｃｏｉｎ，ｐｏｒｇｎｒｔｏｐｎｃｐｌｓｉｗｅｅｅａｉｎｒｉｅ，ｉ
的标准交流电，还具有稳压功能。供电部分的主要部］件是逆变器，变器主要电路由晶体管组成，用正弦逆采
再生清洁能源，受到人们的一致好评。网风光互补系离统是一种新型能源技术，用边远山区白天光照强、晚上风大的特点，使太阳能发电和风力发电有机的结合起
Ａｂｔａｔｏｉｅｉｏｓｃａｄｉｔｒａｉｎｌｓｌｒｅｅｇ，ｎｏｒｇｎｒｔｎｔｃｎｌｇｅ，ｔｉｐｐｒｐｏｏｅｍａｌｓｒｃ：Ｃｍｂｎｄｗｔｄｍｅｔｎｎｅｎｔａｏａｎｒｙｗｉｄｐｗｅｅｅａｉｅｈｏｏｉｓｈｓａｅｒｐｓｄｓｌｈｉｏｏ
ｓｓｍｅｉｎａｐｉａｉｎｐｏｐｃｓｏｅｓｓｍ，ｎｒｐｓｄｉｒｖｍｅｔａｕｅｃｏｄｎｏｔｅｐｏｌｍｓｙｔｄｓｇ，ｐｌｔｒｓｅｔｆｈｙｔｅｃｏｔｅａｄｐｏｏｅｍｐｏｅｎｍｅｓｒｓａｃｒｉｇｔｒｂｅ．ｈ
中图分类号：Ｔ１Ｍ９４

小型风光互补发电系统的研究与应用

小型风光互补发电系统的研究与应用【摘要】小型风光互补发电系统作为独立电源系统和清洁的供电系统，在资源利用以及系统配置有它的合理性，因此有着广泛的应用前景。

本文分析了风光互补发电系统，包括相关工作原理、合理配置和系统的优化设计等，概括叙述了以及该系统在国内的应用前景。

【关键词】风能；太阳能；风光互补；发电系统；研究与应用能源是国民经济发展和人民生活必须的物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。

但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。

近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。

风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。

1.小型风光互补发电系统工作原理小型风光互补发电系统，它由风力发电机组、太阳能光伏方阵、控制器、蓄电池、逆变器等组成。

当风力达到一定的风速时，风力发电机组将风能转换为交流形式的电能，但由于所产生的交流电压不是很稳定，所以必须通过整流器整流，给蓄电池充电。

光伏方阵则是由若干太阳电池板串联和并联构成，其作用是将太阳能直接转换成直流形式的电能，并向蓄电池充电，蓄电池起着储存和调节电能的作用，当日照充足或者风力很大导致产生的电能过剩时，蓄电池将多余的电能储存起来；当系统发电量不足或者负荷用电量增加时，则由蓄电池向负荷补充电能，并保持供电电压的稳定。

因此需要设计专门的控制装置，该装置可根据日照的强弱、风力的大小以及负荷的变化，不断对蓄电池的工作状态进行切换和调节，使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行，以保证风力、光伏及互补发电系统工作的连续性和稳定性。

而对于直流负荷或者交流负荷，还可以实现两者之间的相互转换。

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究

分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究分布式风光互补系统是指通过同时利用风能和太阳能来发电的一种能源系统。

在这种系统中，风能和太阳能被视为互补的能源，通过合理的控制和管理，可以实现更大程度的能源利用效率和电力供应可靠性。

本文将探讨分布式风光互补系统的控制与最大功率跟踪策略的研究。

分布式风光互补系统的控制是指通过合理的控制算法和控制策略来实现系统的稳定运行和优化能源利用。

控制策略包括电力转换器的控制、功率平衡控制和电能质量控制等。

其中，电力转换器的控制是实现分布式风光互补系统稳定运行的关键，其主要任务是将不同源的能量转换为电能并输出到电网。

功率平衡控制是通过合理的能量分配和互补发电控制，实现系统整体功率平衡，并保持系统内各个电源的稳定运行。

电能质量控制则是指实现系统输出电能的质量要求，如电压稳定性、波形畸变和谐波等。

为了实现分布式风光互补系统的最大功率跟踪，需要设计合适的最大功率点跟踪算法。

最大功率点跟踪算法是通过调节电力转换器的工作状态来实现风能和太阳能的最大功率利用。

常用的最大功率点跟踪算法包括扰动观测法、模糊控制法和模型预测控制法等。

扰动观测法通过观测输出功率的动态响应，并根据扰动的大小和方向来调节转换器的工作状态，从而实现最大功率点跟踪。

模糊控制法则是通过根据不同的光照条件和风速条件，设置合适的控制规则和控制参数，实现最大功率点跟踪。

模型预测控制法是通过建立分布式风光互补系统的数学模型，并采用预测控制算法，根据未来的预测情况来调节电力转换器的工作状态，从而实现最大功率点跟踪。

以上所述的控制与最大功率跟踪策略研究对于分布式风光互补系统的高效运行和能源利用具有重要意义。

通过合理选择和设计合适的控制策略和最大功率点跟踪算法，可以实现系统的稳定运行，提高能源利用效率，降低能源成本，同时减少对传统能源的依赖，推动可再生能源的发展与应用。

风光互补发电系统MPPT及其逆变电源控制的研究

ｍｅｔｈｔｉｎｇＭＰＰＴｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｒａｉｓｅｄｔｏｈａｖｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｔｒａｃｋｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａｖｏｉｄｉｎｇｍｉｓｏｐｅｒａ —
ｆｅｅｄｉｎｇｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔｗａｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｎｏｔｏｎｌｙｒａｉｓｅｄｔｈｅｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅｓｙｓｔｅｍｈａｖｅｂｅｔｔｅｒｓｔａｔｉｃａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｂｕｔａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｄｑｕａｌｉｔｙｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒｏｕｔｐｕｔｗａｖｅｆｏｒｍｓ．
ｔｉｏｎ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｉｎｇｐｏｉｎｔａｎｄｒａｉｓｉｎｇｔｈｅｓｙｓｔｅｍｅｉｃｆｉｅｎｃｙ．Ａｓｆｏｒｉｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｕｔｏ — ａｄｊｕｓｔｉｎｇ

小型风力发电系统功率控制策略的研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｕｎｅｖｅｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ。ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｔｈｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｕｔｉｌｉｚｅｗｉｎｄｅｎｅｒｙｇｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎａｂｌｅｔｈｅｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｔｏｃａｐｔｕｒｅｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｅｉｃｆｉｅｎｃｙ，ｔｈｅｗｉｎｄ
要：由于风能分布不均、不稳定等特性，对风能的高效利用造成了困难。为了使风力发电系统最大效率的捕获风能，对风力发电机
及其运行特性进行了分析。针对不同的方案对常用的控制策略采用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ进行了仿真分析，在推导功率与占空比的关系的基础上提出改进的控制策略，改进的控制策略在响应速度、稳定性方面具有优势，并制作样机验证其有效性，对小型风力发电系统功率控制策略的研究具有一定指导性及意义。
ＡＳｔｕｄｙｏｆＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌＳｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｆＳｍａｌｌＷｉｎｄＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ

风光互补发电控制系统的研究与开发

风光互补发电控制系统的研究与开发一、概述随着全球能源危机和环境问题日益严重，可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。

风光互补发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛的关注。

风光互补发电控制系统是实现风光互补发电系统高效、稳定运行的关键。

对风光互补发电控制系统的研究与开发具有重要意义。

本文首先介绍了风光互补发电控制系统的基本概念、原理及其在国内外的研究现状。

接着，详细阐述了风光互补发电控制系统的关键技术和核心算法，包括风光互补发电系统的优化配置、最大功率点跟踪控制、储能系统的设计与管理、以及系统的能量管理策略等。

在此基础上，本文进一步探讨了风光互补发电控制系统的实际应用情况，包括其在不同地理环境、气候条件下的运行效果，以及在实际应用中遇到的问题和解决方案。

本文总结了风光互补发电控制系统的研究成果和展望了未来的发展方向，旨在为风光互补发电控制系统的进一步研究和应用提供参考和借鉴。

通过本文的研究，旨在推动风光互补发电控制系统技术的发展，提高风光互补发电系统的效率和稳定性，为可再生能源的广泛应用提供有力支持。

同时，也为相关领域的科研人员和工程技术人员提供有益的参考和启示。

1. 介绍风光互补发电的背景和意义随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的开发和利用成为了全球关注的焦点。

太阳能和风能作为两种清洁、可再生的能源形式，具有巨大的开发潜力和广阔的应用前景。

由于太阳能和风能的不稳定性和间歇性，单独利用这两种能源进行发电难以满足电力系统的稳定性和连续性要求。

风光互补发电技术的出现，为解决这一问题提供了新的思路。

风光互补发电系统是指将太阳能和风能两种可再生能源相互补充地利用，以提高整个能源系统的效率和稳定性。

具体来说，通过在同一地区建立太阳能电池板和风力涡轮机，可以利用太阳能和风能来生成电力，同时还可以通过电网将多余的电力输送到其他需要的地方。

风光互补发电的意义在于，它不仅可以提高发电效率，实现能源多元化供应，还能有效减少对传统能源的依赖，推动可持续发展。

探究分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略

探究分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略摘要随着社会经济的发展，能源问题及环境问题日益突出，在新能源研究领域，风能与太阳能的最大能量捕获属于研究的重要方向，应用最大功率跟踪方法，可以有效提高风电机组及光伏发电系统电能输出效率与系统响应速度。

最大功率跟踪控制方法水平直接影响着风能与太阳能的利用效率与系统运行的整体性能。

当前光伏最大功率跟踪控制方法跟踪速度慢，抗干扰能力较差，输出效率较低，限制着光伏发电的进一步发展。

提出对分布式风光互补系统控制与最大功率跟踪策略研究，重点对风光互补系统、控制方法及最大功率跟踪控制方法进行研究。

关键字分布式风光互补系统；控制；最大功率跟踪1 光伏发电、风能发电与风光互补技术概述太阳能光伏发电是通过光伏板接收太阳光辐射，在辐射作用下，光伏板正负两极形成电压差，将直流负载直接连接到光伏两极，此时电流属于负载所消耗功率，其功率低于光伏发电系统的最大输出功率。

为提高光伏发电系统最大输出功率，提高输出功率，通常会在光伏板中设计DC/DC电路，通过DC/DC电路改变等效负载值，从而让光伏发电系统输出最大功率。

风电机组是利用风能带动风轮，风轮带动发电机进行发电，其发电电能属于交流电，如其发电系统为并网型，可以应用AC/AC电路进行风轮转速控制并获得与电网一致的电能电压及频率，如其发电系统为离网型，其发电为直流负载，将其交流电转变为直流电后，通过DC/DC电路进行风轮转速控制，从而实现风能最大功率跟踪。

通过研究发现，风能与太阳能之间存在着良好互补性，如大部分地区夏季太阳能大，风能小，冬季太阳能小，风能大，通过综合应用太阳能与风能，实现再生资源的最大效用，这种形式被称为风光互补系统。

2 光伏输出特性研究光伏输出特性存在着十分明显的非线性，其输出受多占用因素的影响。

如下图为一定照度不同温度下光伏电压电流输出曲线图：图1 一定照度不同温度下光伏电压电流输出曲线图从上图中可以看出，在照度保持一定的基础上，其光伏板温度变化，光伏所产生的电流与电压值也会出现变化，其中电流变化幅度较小，在温度增加下电流略微增加，电压变化幅度较大，在温度增加下光伏输出电压逐渐降低。

小型风光互补发电系统的协调功率控制策略

小型风光互补发电系统的协调功率控制策略发表时间：2018-10-12T18:10:16.763Z 来源：《防护工程》2018年第16期作者：庄旭彬许礼义[导读] 风光互补发电系统是一种经济合理的新型能源发电系统，具有良好的应用前景汕头福澳风力发电公司广东汕头 515000摘要：风光互补发电系统是一种经济合理的新型能源发电系统，具有良好的应用前景。

本文对小型风光互补发电系统的整体结构进行了介绍，并分析了小型风光互补发电系统的协调功率控制策略，以期能为有关需要提供参考。

关键词：风光互补发电系统；协调功率控制；控制策略前言随着社会经济的快速发展，化石能源短缺以及环境污染严重等问题日益突出，世界各国逐渐重视可再生能源的开发和利用。

而风光互补发电系统是利用风能和太阳能的互补性，具有资源丰富、性价比高等优点，逐渐得到推广应用。

基于此，笔者对小型风光互补发电系统的协调功率控制策略展开了介绍。

1.系统整体结构小型风光互补发电系统，是一种能够同时将风能和太阳能进行转换，从而产生出电能的装置。

虽然在电力生产中，由于风能与光能在获取阶段都有不稳定因素存在，但是却有着很强的互补性，因此对于风光互补系统来说，可以更好的弥补风能或光能系统独立工作时，在能源供应中出现的各种不稳定性。

同时，它还能根据负载和具体的资源条件合理的、灵活的配置系统的容量。

这样一来，既能保证减少发电系统的成本，又能在一定程度上保证供电的可靠性。

此外，风光互补系统还可以作为一种离网的分布式供能系统，可以不依赖于电网，完成对蓄电池的独立供电，并且不受地域限制，既节能又环保。

将风力和光伏所产生的电能注入蓄电池中，可以有效消除天气、环境等外界因素对电能供应产生的不良影响，保证电力供需关系能够达到平衡，此外还能在整个发电系统中，起到调节能量平衡负载的作用。

电力系统的负载可分为直流电负载和交流电负载两种类型，其中交流电负载的供电需要借助逆变器来实现。

2.系统的功率协调控制策略2.1 光伏发电系统MPPT控制当前社会，太阳能与风能已经成为了当前最具潜力的能源已经得到了世界各国的高度重视，而光伏发电系统也在分布式发电系统中扮演着重要角色。

风光互补系统的最大功率研究

ｃｕｒｖｅ
ｏｆＷｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅａｎｄｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙａｎｄｕｓｉｎｇｄｕａｌｍｕｌｔｉｐｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
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ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｄｅ—
ｒｉｖａｔｉｖｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ．Ｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｅｘｔｒｅｍｕｍｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄ－ｂａｓｅｄｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｔｒａｃｋ—
图４极值搜索法情形
以风轮机为例，４种情形如下：
（警）Ｉ厂＞。，（ｄｄｉｒ。ｔ少＞。（警）Ｉ厂＜。，Ｉ（ｄｄＰ。Ｔ少＼＜。
（５）Байду номын сангаас
（６）
万方数据
第１８期
陆玲黎等：风光互补系统的最大功率研究
１８３
（警）ｌ厂＞ｏ，（警）Ｉ广＜ｏ（象）ｌ广＜ｏ，（警）Ｉ广＞ｏ
（７）
间的变化是正的，所以触发器的输出基本不变。系统状态的第一次改变，如电压斜率的改变是在功率第一次达
若面ｄｙ＜ｏ，则改变ｅ的符号；若石ｄｙ＞ｏ，则保持ｅ的
符号（ｙ在这里代表的是最大功率Ｐ。，）。
逆变器可以有一台或者几台同时组成，主要是将直流控制中心中的直流电能转换成标准的２２０Ｖ交流电源，以供给交流负载，保证负载的稳定工作。２控制原理和方法２．１极值法基本原理风力机的输出功率和光伏阵列的输出功率都有一个最大值，如图２所示。风力机的最大功率主要取决于Ｃ，（．：Ｉ．口），对一个特定风速ｃ，，风力机只有运行在一个特定转速∞下才会有最高的风能转换效率。而在一定的温度和辐射强度下，光伏电池也有惟一的最大功率输出点，因此需要在负载和光伏电池之间加入ＭＭＰＴ装
ｄｅｓｉｇｎｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

小型风光互补发电系统控制器MPPT的研究

电气传动２００９年第３９卷第５期Ｅｌ，ＥＣＴＲＩＣＤＲＴｖＥ２００９Ｖ０１．３９Ｎｏ．５小型风光互补ＭＰＰＴ控制的研究王群京，王涛，李国丽（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９）摘要：为提高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．将最大功率点跟踪（ＭＰＰＴ）控制策略应用到小型风光互补发电系统中，此控制策略可以跟踪蓄电池的最大充电功率，最大程度地利用风能和太阳能，并对蓄电池充电控制方案分段优化，对蓄电池快速合理充电，实现小型风光互补发电系统的智能化控制。

关键词：风光互补｛最大功率点跟踪；蓄电池中图分类号：ＴＭ６１４，ＴＭ６１５文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭＰＰＴｆｏｒＳｍａｌｌ・－ｓｃａｌｅＨｙｂｒｉｄＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ・－ｗｉｎｄＳｙｓｔｅｍＷＡＮＧＱｕｎ－ｊｉｎｇ，ＷＡＮＧＴａｏ，ＬＩＧｕｏ－ｌｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，ＡｎｈｕｉｔＣｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｍａｌｌ—ｓｃａｌｅｈｙｂｒｉｄｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ－ｗｉｎｄｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｂｅｕｓｅｄｔＯｔｒａｃｋｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇｐｏｗｅｒ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｓｍａｘｉｍｕｍｕｓｅｏｆｗｉｎｄａｎｄｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｂａｔｔｅｒｙｃｈａｒｇｉｎｇｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｒｉｄｐｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ・ｗｉｎｄｔｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）；ｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙ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，较少采用最大功率控制，蓄电池的充电控制方案也较少。

风光互补供电系统技术研究及应用

摘要：本项目通过风光互补离网型供电系统，以电磁限速保护为主，柔性风轮叶片变形限速为辅，为港航领域供电应用、海岛离网供电应用、交通系统道路照明等系统进行供电。

该系统适用于大面积安装，用电及维护成本等相对较低，且使用时间越长越能体现出该系统的突出性及可靠性，节能减排效果显著。

1.技术概况风光互补供电系统为风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。

主要分为离网型和并网型两种形式。

离网型是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。

并网型主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，将电力并网送入常规电网中。

2.技术原理风光互补供电离网型供电系统技术的主要原理为：风力发电机通过风力带动三片扇叶与永磁发电机作用产生直流电流，通过电缆线进入蓄电池储存，使用时通过变频逆变器将蓄电池内的直流电转化为交流电输出用于办公、生活或照明用电。

太阳能发电是将太阳能转化为电能储存入蓄电池，后蓄电池内直流电经逆变器转化为交流电供办公、生活或照明用电。

风光互补并网型供电系统包括光伏系统、风电系统、风光互补并网控制逆变系统等几个主要部分。

光伏系统主要包括：光伏阵列和DC/DC 转换器，其中DC/DC 转换器用于配光伏阵列和直流母线电压，以实现最大功率跟踪。

风电系统主要包括：风力发电机和发电机AC/DC 转换器，其中AC/DC 转换器用于发电机发出的交流电转换成直流电并实现和直流母线之间的电压匹配，同时实现最大功率跟踪。

风光互补并网控制逆变系统综合了风机及光伏的控制系统，通过DC/（AC）-DC-AC 的电流转换功能最终实现并网发电。

风光互补供电系统的技术核心是小型风力发电机，系统流程见图1。

江苏江阴港港口集团股份有限公司已实施了62套HY-400 等型号的风光互补离网型供电系统，主要分布在办公区域、港区道路、码头引桥、港区监控等区域内。

小型风光互补逆变器控制方法的研究

示。为了使变压器高频化设计内高频，样使变压这
器的频率从低频变成高频。高频逆变器种类很多．
１５
第１卷５
第３期
电涤艘阕
ＰＯＷＥＲＳＰＹ＿ＣＨＮＯＬＧＩＵＰＬｒＥＯＥＳＡＮＤＰＩＡＴＯＮＡＰＬＣＩＳ
关键词：变器；ＴＡＢ仿真；逆ＭＡＬ节能；环保
ＳｕｙｏｍａｌｓａｅＷｉｄＰＨｙｒｄＩｖｒｅｎｒｌＭｅｈｄｔｄｎＳｌｃｌｎ／ＶｂｉｎｅｔｒＣｏｔｏｔｏ－
ＧＯＳｅｇｌＳＮＱａｇ，ＨＡａ—ｏｇＡｈｎ－ｉＨＥｉｎＺＯＸｉｒｎ，ｏ
由于要求电源的额定输出为
Ｕｏ２；＝２０Ｖ
上述式中：为截止角频率，＝ＲＬ；ｏ２／ｇ
尺为公称阻抗。
这样就可以实现ＬＣ滤波电路的参数选取。
功率＝Ｗ；１ｋ
４逆变电路部分反馈设计
的高次谐波。正常情况下，Ｃ滤波器截止频率远在Ｌ远低于开关频率，的截止频率通常是开关频率的它
目前我国仍然有许多偏远地区的电力问题得不到解决，了早日实现小康生活目标．型风光为小互补逆变器便应运而生了。该类型的装置可以解决草原、漠、原以及边远地区太阳能和风能资源沙高
、２｜０、Ｕ，

小型风光互补控制策略研究

小型风光互补控制策略研究谢明月【摘要】文中通过对比风光互补系统各种常用最大功率点跟踪(MPPT)控制策略,提出了改进的MPPT控制策略.光伏电池阵列输出功率通过电压反馈扰动MPPT控制策略进行控制,风力发电机输出的功率采用变步长扰动MPPT控制策略;在蓄电池支路上串联一个MOSFET管,起到截止充电功能,并提出了改进的三段式充电方法.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2014(031)006【总页数】4页(P24-26,67)【关键词】风光互补;MPPT;三段式充电【作者】谢明月【作者单位】盐城工学院电气工程系,江苏盐城224000【正文语种】中文【中图分类】TN710大力发展风力发电和太阳能发电是实现能源、环境和社会可持续发展的有效途径之一。

安装小型风光互补发电系统可以在高效使用能源、减少碳排量的同时，更大程度上实现能源独立。

目前，风光互补供电系统的应用多作为独立的供电系统［1，2］。

1 风光互补主电路小型风光互补系统的主电路中包含太阳能电池阵列和风力发电机储能电路，通过DC－DC充电控制单元，给蓄电池充电。

如图1所示，风光互补储能电路中D1为屏蔽二极管，接在太阳能电池阵列和蓄电池之间，只有当光伏电池阵列输出电压大于蓄电池两端电压时，D1才能导通，否则D1截止，这样能确保在无光照的情况下蓄电池不会对光伏电池阵列反向充电，起到屏蔽保护作用。

D5为防反接二极管，若蓄电池的极性接反，D5导通，使蓄电池通过D5短路，产生很大电流，保险丝F快速烧断，起到蓄电池的防反接保护作用。

MOSFET管T5为负载开关，在蓄电池放电时，从保护蓄电池的角度出发，当蓄电池电压小于正常工作电压时，T5截止，断开负载回路，实现蓄电池过放电保护，避免蓄电池深度放电而造成损坏。

只有当蓄电池容量重新达到满荷时，T5才重新导通，接通负载回路。

MOSFET管T6为蓄电池的充电回路开关，正常状态时T6导通，当蓄电池充电已满，且风光互补发电模块产生的电量能满足WSN节点的供电需求时，断开T6，防止蓄电池过充电。

风光互补微电网的建模及最大功率跟踪控制策略

风光互补微电网的建模及最大功率跟踪控制策略
李 ! 强 ! 胥永利 ! 王凤军
# ! 大唐东北电力试验研究所有限公司新能源室 " 吉林长春 ! B # # ! "
$ 摘要 ! 为了实现风光互补系统输出功率的最大化 ! 利用 ] H ( 4 H * Z & U + 4 & / W 对以风力发电系统 % 光伏发电系统及储能环节为基础的风光互补型微电网进行了建模 ! 并通过仿真分析 ! 验证了建立模型的有效性 & 描述了系统储能环节及逆变环节的工作原理及特点 ! 分别针对光伏发电系统 % 风力发电系统 ! 利用不同智能方法 ! 搭建了最大功率跟踪模型 ! 并对这些方法进行对比分析 ! 仿真结果验证了控制策略的可行性与有效性 ! 实现了系统功率输出最大化的目的 & 关键词 ! 风光互补微电网 ’ 建模 ’ 最大功率跟踪策略
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独立式风光互补发电系统中最大功率控制策略研究

独立式风光互补发电系统中最大功率控制策略研究唐雁;方瑞明【摘要】独立风光互补发电系统从能量的角度来看可以分为3部分,即能量获取部分,能量存储部分以及能量消耗部分.主要介绍了能量获取所涉及的风力机最大功率运行和光伏电池最大功率跟踪这2个问题的控制策略,同时对能量存储部分所涉及的蓄电池充放电的控制策略进行了介绍,其中对充电策略的三阶段法做了比较详细的分析.最后对最大功率控制策略的研究方法作了系统的评述并对该领域今后的研究方向作了展望.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2010(026)008【总页数】6页(P53-58)【关键词】独立风光系统;最大功率跟踪;蓄电池充放电【作者】唐雁;方瑞明【作者单位】华侨大学,信息学院电气工程系,福建,泉州362021;华侨大学,信息学院电气工程系,福建,泉州362021【正文语种】中文【中图分类】TM614;TM615电能在远离电网的偏远山区可由基于可再生能源的独立发电系统提供。

风能作为一种天然的绿色的可再生能源，近些年越来越受到人们的重视。

但是，由于风能具有很大的变化和不定性使得风电能很不稳定，所以必须再找一种能源能与之互补，而太阳能和风能就具有一种很天然的互补性[1]。

风光互补发电系统就是一种充分利用太阳能和风能互补性的无环境污染的新型能源发电系统。

一个典型的独立风光互补发电系统如图1所示，它通常由以下部分组成：风力发电机组，太阳能光伏阵列，DC/DC变换器，AC/DC整流器，DC/AC逆变器，控制器，蓄电池组以及交直流负载。

其中，风力发电机组和太阳能电池起着将风能和太阳能转化为电能的作用，这也是整个系统中最为重要的一个部分。

由于独立风光互补发电系统无法从电网获取电能，是一个独立的发电系统，那么如何从风能和太阳能中获取尽可能大的能量且使得由风机和光伏电池输出的功率最大是这一部分的主要任务。

而蓄电池作为整个系统的储能元件，起着存储电能以保证连续可靠的为负载提供电能的作用，另外蓄电池的寿命以及利用效率也受充放电方式的影响，所以对蓄电池的充放电策略研究是很有必要的。

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小型风光互补发电系统最大功率控制的研究作者：崔啸鸣,乔燕军来源：《电脑知识与技术》2011年第21期摘要：独立运行的风电系统或光伏系统都有其自身的局限性，选择了结合风力发电和光伏发电优点的风光互补发电系统作为研究对象，建立了风光互补发电系统的仿真模型，对最大功率跟踪控制进行仿真研究。

结果表明，最大功率跟踪控制可以实现风力发电子系统和光伏发电子系统的最大功率跟踪。

仿真结果初步验证了系统集成控制策略的正确性和可行性。

关键词：风光互补发电系统；最大功率跟踪控制；仿真中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)21-5241-02Research on Maximum Power Point Tracking Control for Small-scale Wind/PV Hybrid Generation SystemsCUI Xiao-ming1, QIAO Yan-jun2(1.School of Information EngineeringInner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China ; 2.Beijing Jingneng New Energy Co.Ltd, Hohhot 010070, China)Abstract: Both the stand-alone wind power generation system and photovoltaic generation system have their own limitations, so that the stand-alone wind/PV hybrid generation system which combines wind with PV power generation, the simulation models of components of wind and PV subsystem as well as the whole system have been established, and the simulation study has been carried out to test the maximum power tracking control. The result shows that although solar irradiation and load are changeable, the maximum power tracking control can realize MPPT of wind and PV subsystems. The simulation results verify the correctness and feasibility of the maximum power tracking control strategy.Key words: wind/PV hybrid generating system; maximum power tracking control; simulation风力发电和太阳能发电具有不枯竭、方便、清洁、无噪音等优点，尤其在广大边远地区，充分利用其优势，对建立独立可靠的能源供应系统有着重大的意义。

太阳能和风能在转换过程中受到季节、地理、气候条件等多种因素的制约，而且两者在时间变化分布上有很强的互补性，只有扬其两能各自之长，补其两能各自之短，相互配合利用，因地制宜，才能发挥出最大的作用。

太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性[1-2]。

1 独立运行风光互补发电系统结构独立运行风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、DC/DC变换器（Buck）、蓄电池、控制器和逆变器、负载等组成，如图1所示。

2 独立运行风光互补发电系统最大功率跟踪控制最大功率跟踪（MPPT）控制实际上就是一个寻优的过程，就是在不同的外界条件下，调节系统参数，使系统实际输出的功率曲线与最佳功率曲线吻合[3-4]。

2.1 风力发电系统最大功率跟踪控制风力发电系统的最大功率跟踪控制是通过控制风力机转速在不同风速下向最佳转速变化来实现的。

本文采用最大功率给定法，通过调节Buck变换器的占空比来实现风力机最大功率跟踪控制。

对于定浆距风力机在最佳叶尖速比λopt时对应最大风能利用系数Cpmax，输出最大功率Pmax=kω3其中k=0.5ρπR5Cpmax/λ3opt （1）假定系统始终运行在最佳叶尖速比λopt，风力机的机械功率与转速的三次方成比例，根据发电机转速推测风力机最大输出功率，将此推测功率作为发电机功率的给定，以比较所得的误差信号来调节发电机的输出，通过PWM（脉宽调制）方式调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换，实现最大功率跟踪控制。

发电机转速可以根据输出交流电压频率与转速之间关系获得，整个系统不使用机械传感器，有利于提高系统可靠性。

通过测量风力发电机转速推测风力机的最佳叶尖速比，进而可以得到风力机的最大输出功率，将该最大输出功率作为发电机功率的给定，与系统输出的实际功率通过PID调节后产生PWM信号来调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换，实现最大功率跟踪控制，其控制结构图如图2所示。

2.2 光伏发电系统最大功率跟踪控制本文采用扰动观测法，通过调节Buck变换器的占空比来实现光伏阵列最大功率跟踪控制。

光伏电池的输出功率与日照强度和环境温度有很大的关系，为了使光伏电池在任意的日照和温度下，都能有最大功率的输出，即光伏电池始终工作在最大功率点处，首先要确定最大功率点在光伏电池伏安特性曲线上的位置[5]。

图3 最大功率点跟踪原理图4 MPPT控制结构图如图3所示，选定一定光强的I-V输出特性曲线即图中所示实曲线，虚曲线为系统等功率曲线。

直线1为负载阻抗Z的负载特性，它与特性曲线的交点为a，即为系统的工作点，输出功率P0=I0V0。

显然，对应不同的负载阻抗Z，负载特性斜率不同，工作点有所不同，光伏电池在工作点上的输出功率P0也不同。

如图所示，系统最大功率点为等功率曲线与系统输出特性曲线的交点，即b点，输出功率为Pm=ImVm。

如果不改变负载特性，则系统工作在a点，但a点的输出功率P0小于最大功率点b点处的功率Pm。

DC/DC变换器具有变换阻抗的作用，通过调节占空比D，可以改变直流电压变换器的输入阻抗，即改变系统负载阻抗Z，使负载特性与输出特性的交点从a点移到b点，使系统工作在最大功率点b处，即光伏电池工作在最大功率点上或附近的状态，从而实现最大功率跟踪控制。

如图4所示，在MPPT控制过程中，首先施加给定电流Iref的扰动量，然后检测IPV，VPV的值，根据功率变化情况确定扰动方向，产生下一步的Iref，与DC/DC变换器输出电流比较后，经PI调节，通过PWM方式调节DC/DC占空比，如此循环往复，进而实现最大功率跟踪控制。

在扰动过程中，如果扰动步长大，则跟踪速度快，但可能在最大点稳态附近有振荡情况，而这些振荡将减少光伏阵列能量转换效率。

如果步长太小，可以有效减小在最大功率点附近的振荡，进而增大光伏阵列的能量转换效率，但系统响应速度将变慢，如果环境条件发生较快变化时，有可能偏离最大功率点，实时跟踪效果较差。

因此，合理设置扰动步长对于跟踪最大功率点的快速性、准确性有决定性作用。

3 系统最大功率跟踪控制仿真研究3.1 系统仿真模型的建立风光互补发电系统的仿真模型由风力发电系统、光伏发电系统、蓄电池、负载、控制器组成，其中，风力发电和光伏发电两个子系统提供电能，控制器通过调节两个子系统的Buck电路的占空比，来实现对风力发电和光伏发电两个子系统的发电状态的集成控制。

系统仿真模型如图5所示。

3.2 系统最大功率跟踪控制仿真结果风/光互补发电系统仿真的目的是借助仿真环境对系统的运行与控制原理、系统的可行性进行分析，进而提高该类系统的供电质量及竞争性。

对系统的各个主要部件进行建模，然后将它们连接起来构成系统的总体模型进行仿真研究。

如图5所示的仿真电路，其中风电系统额定功率为1kW；光伏系统功率为280W；蓄电池组容量为24V，200Ah，由2只12V/200Ah的蓄电池进行串联构成蓄电池组。

用Buck变换器进行功率调节。

图6是系统最大功率跟踪控制状态的仿真结果。

从中可以看出，光伏阵列输出功率与日照强度变化趋势一致，风电系统输出功率也跟随风速的变化，表明光伏子系统和风电子系统同时处于最大功率跟踪控制状态。

4 结论风光互补发电系统具有良好的应用前景。

本文的小型风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、蓄电池组、Buck变换器、控制器和负载组成。

为了实现小型风光互补发电系统的优化及可靠运行，在分析系统组成及工作原理的基础上，研究系统的最大功率跟踪控制策略，通过仿真研究验证系统最大功率控制策略的正确性和可行性，为今后完善风光互补发电系统研究提供了参考和借鉴。

参考文献：[1] 吴昌伦.中国可再生能源发展展望[J].中国能源,1997,3:42-44.[2] 齐发.独立运行的风光互补发电系统的研究与设计[J].电源技术,2005,7:121-123.[3] Nicola Femia, Giovanni Petrone, Giovanni Spagnuolo. Optimization of Perturb and Observe Maximum Power Point Tracking Method [J].IEEE.Transaction on Power Electronics,2005, 20(4):963-973.[4] Youngseok Jung，Junghun So，Gwonjong Yu etc. Improved Perturbation and Observation Method (IP&O) of MPPT Control for Photovoltaic Power Systems[J]. IEEE. Transaction on Power Electronics,2005:1788-1791.[5] 雷元超,陈春根,沈骏,等.光伏电源最大功率点跟踪控制方法研究[J].电工电能新技术,2004,23(3):76-80.注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。