本發(fā)明涉及風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控，具體為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法。
背景技術(shù)：
：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種合理的獨(dú)立電源系統(tǒng)，這種合理性不僅體現(xiàn)在資源配置、技術(shù)方案等方面，而且其性價(jià)比、供電可靠性相對(duì)獨(dú)立風(fēng)力發(fā)電、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)尤為突出，正是這些合理性保證了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)將取得較為可觀的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。在我國(guó)，由于電網(wǎng)還不夠普及，邊遠(yuǎn)地區(qū)還有眾多人口無(wú)電、缺電，這就需要通過(guò)建立一系列的風(fēng)光混合發(fā)電電站來(lái)滿足這些地區(qū)無(wú)電人口的基本用電需求。另外，在城市景觀、庭園等低亮度照明要求情況下以及野外通信基站供電系統(tǒng)中，使用風(fēng)光風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不僅能夠節(jié)約資源、增加人文科技?xì)庀?，而且可以取得良好的社?huì)示范效應(yīng)?，F(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制不合理，可靠性和穩(wěn)定性較差，且無(wú)法實(shí)時(shí)的對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及其監(jiān)控方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)置合理，控制方便，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，包括依次交互連接的基于Android的移動(dòng)客戶端、基于Java的上位機(jī)和混合發(fā)電控制器；所述的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)包括蓄電池，并聯(lián)在蓄電池充電端的光伏陣列和風(fēng)電發(fā)電機(jī)，連接在蓄電池供電端的負(fù)載；所述的混合發(fā)電控制器包括用于控制光伏陣列輸出電壓的光伏控制模塊，用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓的風(fēng)機(jī)控制模塊，并聯(lián)在蓄電池充電端的卸載負(fù)荷和第一繼電器，串聯(lián)在負(fù)載上的第二繼電器，用于分別采集蓄電池電壓、光伏陣列輸出電壓和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行比較的單片機(jī)；單片機(jī)的輸出端分別連接光伏控制模塊、風(fēng)機(jī)控制模塊、第一繼電器和第二繼電器；當(dāng)蓄電池電壓不大于過(guò)放保護(hù)電壓時(shí)，單片機(jī)控制第二繼電器常閉點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載；當(dāng)蓄電池電壓不小于過(guò)充保護(hù)電壓時(shí)，單片機(jī)控制第一繼電器常開點(diǎn)閉合，接通卸載負(fù)荷。優(yōu)選的，基于Java的上位機(jī)包括與移動(dòng)客戶端交互連接的Android通信模塊，與混合發(fā)電控制器交互連接的串口通信模塊。優(yōu)選的，所述的單片機(jī)上設(shè)置有采用ADC0809芯片的A/D采集電路，A/D采集電路用于采集蓄電池電壓、光伏陣列輸出電壓和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出電壓。優(yōu)選的，所述的單片機(jī)上設(shè)置有若干傳感器，分別用于采集如下物理量的數(shù)字信號(hào)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)速、風(fēng)向、電流和功率；太陽(yáng)能光伏陣列的光照強(qiáng)度、溫度、電流和功率；蓄電池的溫度和電流；所述的基于Java的上位機(jī)接收通過(guò)單片機(jī)輸出的物理量數(shù)字信號(hào)和控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)存和顯示；所述的基于Android的移動(dòng)客戶端用于顯示和查看上位機(jī)中的物理量數(shù)字信號(hào)和控制信號(hào)。優(yōu)選的，單片機(jī)的輸出端通過(guò)采用ULN2003A芯片的繼電器電路控制第一繼電器和第二繼電器。優(yōu)選的，還包括用于給混合發(fā)電控制器供電的電源電路；所述的電源電路采用串聯(lián)的L7812電壓調(diào)節(jié)器和L7805電壓調(diào)節(jié)器；L7812電壓調(diào)節(jié)器的輸入端連接蓄電池電壓，輸出端輸出12V電壓連接L7805電壓調(diào)節(jié)器的輸入端，L7805電壓調(diào)節(jié)器輸出端輸出5V電壓連接單片機(jī)的供電端。優(yōu)選的，還包括用于顯示混合發(fā)電控制器工作狀態(tài)的顯示電路；顯示電路包括輸入端分別連接在單片機(jī)輸出端的六個(gè)顯示支路；單片機(jī)采用STC89C52單片機(jī)；第一顯示支路的輸入端連接風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率輸出信號(hào)，輸出端接地，輸入端和輸出端之間依次連接第一電阻、正向設(shè)置的第一二極管、正向設(shè)置的第一發(fā)光二極管；第二發(fā)光二極管反向并聯(lián)在第一二極管和第一發(fā)光二極管兩端；第二顯示支路的輸入端連接光伏陣列的功率輸出信號(hào)，輸出端接地，輸入端和輸出端之間依次連接第二電阻、正向設(shè)置的第三發(fā)光二極管；第四發(fā)光二極管反向并聯(lián)在第三發(fā)光二極管兩端；第三顯示支路的輸入端連接第二繼電器閉合信號(hào)，輸出端接5V電源，輸入端和輸出端之間依次連接正向設(shè)置的正向設(shè)置的第二二極管、第三電阻、第五發(fā)光二極管、第四電阻；第四顯示支路的輸入端連接第一繼電器閉合信號(hào)，輸出端接5V電源，輸入端和輸出端之間依次連接正向設(shè)置的正向設(shè)置的第三二極管、第五電阻、第六發(fā)光二極管、第六電阻；第五顯示支路的輸入端連接對(duì)應(yīng)過(guò)放保護(hù)電壓的電壓輸出信號(hào)，輸出端接5V電源，輸入端和輸出端之間依次連接第七電阻和第七發(fā)光二極管；第五顯示支路的輸入端連接蓄電池的電壓輸出信號(hào)，輸出端接地，輸入端和輸出端之間依次連接多組并聯(lián)的第八電阻和第八發(fā)光二極管；每組對(duì)應(yīng)不同的電壓等級(jí)。優(yōu)選的，蓄電池充電端分別通過(guò)防反充阻斷二極管連接光伏陣列和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出端；防反充阻斷二極管的負(fù)極連接蓄電池輸入端。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，基于本發(fā)明所述的監(jiān)控系統(tǒng)，包括如下步驟，步驟1，單片機(jī)通過(guò)光伏控制模塊和風(fēng)機(jī)控制模塊控制光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近；步驟2，單片機(jī)采集蓄電池電壓、光伏陣列輸出電壓和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行比較；步驟3，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或光伏陣列輸出電壓高于蓄電池端電壓時(shí)，光伏控制模塊和風(fēng)機(jī)控制模塊控制光伏陣列和風(fēng)電發(fā)電機(jī)向蓄電池充電；步驟4，當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到過(guò)充保護(hù)電壓時(shí)，單片機(jī)控制第一繼電器閉合，接入卸載負(fù)荷，限制蓄電池電壓；步驟5，當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到過(guò)放保護(hù)電壓時(shí)，單片機(jī)控制第二繼電器斷開，切除負(fù)載，防止蓄電池過(guò)放電；當(dāng)蓄電池電壓大于過(guò)放恢復(fù)電壓后，閉合第二繼電器，繼續(xù)為負(fù)載供電。優(yōu)選的，單片機(jī)通過(guò)光伏控制模塊和風(fēng)機(jī)控制模塊控制光伏陣列和風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作在最大功率點(diǎn)附近時(shí)，通過(guò)基于擾動(dòng)觀察與二次插值的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制算法實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：本發(fā)明所述的系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置的混合發(fā)電控制器對(duì)蓄電池電壓、光伏陣列輸出電壓和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行采集后比較，通過(guò)單片機(jī)利用繼電器對(duì)負(fù)載和卸荷負(fù)載進(jìn)行控制，保證了對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的控制，并且將采集到的數(shù)據(jù)和控制信號(hào)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)，能夠被移動(dòng)客戶端方便的訪問(wèn)和調(diào)取，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。進(jìn)一步的，利用采集芯片對(duì)各個(gè)電壓進(jìn)行集中采集，通過(guò)單片機(jī)上設(shè)置的傳感器實(shí)現(xiàn)各物理量的采集和傳輸，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)一步的，通過(guò)雙電壓調(diào)節(jié)器設(shè)置的電源電路，直接利用蓄電池為單片機(jī)提供供電電源。進(jìn)一步的，通過(guò)包括多個(gè)支路的顯示電路，實(shí)現(xiàn)混合發(fā)電控制器在設(shè)備端對(duì)控制信息的直接顯示和指示。本發(fā)明所述的方法，通過(guò)對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與判斷來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)控制策略，即根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏陣列的輸出功率、蓄電池端電壓的變化情況與各級(jí)負(fù)載工作狀況進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，通過(guò)對(duì)蓄電池的充放電控制以及對(duì)不同類型負(fù)載進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐肚胁僮?，?lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的功率平衡，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控。進(jìn)一步的，二次插值法的多項(xiàng)式圖形與系統(tǒng)功率曲線基本吻合，可以精確的進(jìn)行特定范圍內(nèi)的最大功率點(diǎn)跟蹤；兩者結(jié)合的方法減小了擾動(dòng)觀察法在最大功率點(diǎn)附近震蕩的現(xiàn)象，減小功率損失，能夠快速精確的跟蹤到最大功率點(diǎn)；改進(jìn)的方法可以節(jié)省搜索所需時(shí)間，避免重復(fù)不必要的工作。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)例所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明實(shí)例所述系統(tǒng)中繼電器的設(shè)置框圖。圖3為本發(fā)明實(shí)例所述系統(tǒng)中電源電路的電路圖。圖4為本發(fā)明實(shí)例所述系統(tǒng)中顯示電路的電路圖。圖5為本發(fā)明實(shí)例所述物理量的數(shù)字信號(hào)采集框圖。圖6為本發(fā)明實(shí)例所述方法中光伏陣列最大功率點(diǎn)電壓點(diǎn)的控制流程示意圖。圖7位為本發(fā)明實(shí)例所述方法中風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率點(diǎn)電壓點(diǎn)的控制流程示意圖。圖中，1為第一繼電器，2為第二繼電器，3為蓄電池，4為負(fù)載，5為卸荷負(fù)載。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。本發(fā)明風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括依次交互連接的基于Android的移動(dòng)客戶端、基于Java的上位機(jī)和混合發(fā)電控制器；風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)包括蓄電池，并聯(lián)在蓄電池充電端的光伏陣列和風(fēng)電發(fā)電機(jī)，連接在蓄電池供電端的負(fù)載；所述的負(fù)載包括通過(guò)逆變器連接在蓄電池上的交流負(fù)載和直接連接在蓄電池上的直流負(fù)載。其中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，利用風(fēng)輪接收風(fēng)能，并將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再由傳動(dòng)軸將機(jī)械能輸送出。光伏陣列采用單結(jié)晶光伏電池，利用PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能。蓄電池采用鉛蓄電池?；旌习l(fā)電控制器由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，包括用于控制光伏陣列輸出電壓的光伏控制模塊，用于控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出電壓的風(fēng)機(jī)控制模塊，并聯(lián)在蓄電池充電端的卸載負(fù)荷和第一繼電器，串聯(lián)在負(fù)載上的第二繼電器，用于分別采集蓄電池電壓、光伏陣列輸出電壓和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出電壓進(jìn)行比較的單片機(jī)；單片機(jī)的輸出端分別連接光伏控制模塊、風(fēng)機(jī)控制模塊、第一繼電器和第二繼電器；如圖2所示，當(dāng)蓄電池3兩端的電壓不大于過(guò)放保護(hù)電壓時(shí)，單片機(jī)控制第二繼電器2常閉點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載4；當(dāng)蓄電池3兩端的電壓不小于過(guò)充保護(hù)電壓時(shí)，單片機(jī)控制第一繼電器1常開點(diǎn)閉合，接通卸載負(fù)荷5；所述基于Java的上位機(jī)用于接收單片機(jī)采集的蓄電池電壓、光伏陣列輸出電壓和風(fēng)電發(fā)電機(jī)輸出電壓，以及單片機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)；并將接收到的電壓和控制信號(hào)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)；所述的基于Android的移動(dòng)客戶端用于顯示和查看上位機(jī)中的電壓和控制信號(hào)?；旌习l(fā)電控制器主要由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，單片機(jī)采用STC89C52單片機(jī)，它擁有技術(shù)成熟、成本低、高速度、可靠性好、低功耗、抗靜電抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。還包括電源電路、A/D采樣電路、繼電器電路和顯示電路。A/D采樣電路采用ADC0809芯片。負(fù)責(zé)采集太陽(yáng)能電池板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、蓄電池兩端的電壓。A/D采樣電路采用ADC0809是一種嵌入式系統(tǒng)中常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它有8條模擬信號(hào)輸入通道，8位的數(shù)字信號(hào)輸出通道，滿足本系統(tǒng)要求。ADC0809的轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好，而且成本非常低。由于混合發(fā)電控制器需要實(shí)時(shí)采集太陽(yáng)能電池板的電壓、風(fēng)力發(fā)電機(jī)端電壓以及蓄電池端電壓三個(gè)模擬信號(hào)，因而只使用了ADC0809芯片8個(gè)模擬信號(hào)輸入通道中的三個(gè)。由于所測(cè)的開路電壓高于ADC0809的工作電壓5V，所以需要對(duì)輸出端并聯(lián)高精度電阻分壓后輸入到ADC0809芯片的輸入通道中進(jìn)行測(cè)量。繼電器電路主要采用ULN2003A芯片來(lái)控制繼電器的狀態(tài)。ULN2003A是一個(gè)7路反向器電路，即當(dāng)輸入端為高電平時(shí)ULN2003A輸出端為低電平，當(dāng)輸入端為低電平時(shí)ULN2003A輸出端為高電平。如圖3所示，所述的電源電路采用兩個(gè)L7812和L7805系列的電壓調(diào)節(jié)器來(lái)分別提供電源。首先蓄電池電壓經(jīng)過(guò)L7812轉(zhuǎn)變?yōu)?2V電壓，然后經(jīng)過(guò)L7805將電壓變?yōu)閱纹瑱C(jī)可以用的5V電壓。如圖4所示，顯示電路主要用LED燈來(lái)顯示電路的工作狀態(tài)。系統(tǒng)各工作指示燈亮滅反映了系統(tǒng)處于不同的工作狀態(tài)。其具體說(shuō)明如表1所示。表1系統(tǒng)工作指示燈說(shuō)明亮滅系統(tǒng)工作狀態(tài)WIND√×風(fēng)力發(fā)電機(jī)有功率輸出PV×√光伏陣列無(wú)輸出(可認(rèn)為夜晚來(lái)臨)OUT√×負(fù)載開關(guān)閉合UNLOAD√×蓄電池電壓過(guò)高，開始卸載LOWV√×蓄電池電壓過(guò)低，延時(shí)并停止放電電量指示√×大致反映蓄電池當(dāng)前電量使用時(shí)，混合發(fā)電控制器為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的核心，混合發(fā)電控制器為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)提供蓄電池充電、放電管理功能，光伏陣列輸出的直流電和風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的交流電需整流，經(jīng)過(guò)混合發(fā)電控制器對(duì)蓄電池充電，在蓄電池未充滿時(shí)，混合發(fā)電控制器的作用是最大限度地對(duì)蓄電池充電，當(dāng)蓄電池被充滿時(shí)，混合發(fā)電控制器自動(dòng)卸荷，使光伏陣列與風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能通過(guò)卸荷電阻消耗掉，從而防止蓄電池過(guò)充而損壞，蓄電池此時(shí)處于浮充狀態(tài)當(dāng)蓄電池放電至過(guò)放保護(hù)電壓限時(shí)，混合發(fā)電控制器將發(fā)出蓄電池電量不足警告并切斷蓄電池的放電回路，以防止蓄電池因過(guò)放電而損壞。如圖2所示，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)或光伏陣列輸出電壓高于蓄電池端電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)或光伏陣列可以向蓄電池進(jìn)行充電而當(dāng)輸入電壓低于蓄電池端電壓時(shí)，由于防反充阻斷二極管的存在，使得能量只能由發(fā)電機(jī)或光伏陣列流向蓄電池，從而確保蓄電池在無(wú)風(fēng)、無(wú)光情況下不會(huì)向風(fēng)力發(fā)電機(jī)或光伏陣列反向供電。當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到過(guò)充保護(hù)電壓時(shí)，如果繼續(xù)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電則會(huì)引發(fā)蓄電池失水、干涸，影響使用壽命，同時(shí)從風(fēng)機(jī)保護(hù)方面來(lái)說(shuō)，過(guò)高的機(jī)端電壓將會(huì)燒毀風(fēng)力發(fā)電機(jī)，此時(shí)必須將卸荷負(fù)載接入系統(tǒng)，對(duì)蓄電池端電壓加以限制。當(dāng)蓄電池端電壓達(dá)到過(guò)放保護(hù)電壓時(shí)，如果蓄電池繼續(xù)向負(fù)載供電將導(dǎo)致蓄電池深度放電。致使蓄電池容量無(wú)法恢復(fù)，同樣影響使用壽命，所以此時(shí)需將負(fù)載從系統(tǒng)中切除，以防止蓄電池過(guò)度深放電。當(dāng)蓄電池深度放電后，如得不到及時(shí)再充，會(huì)造成蓄電池容量損失，且難以恢復(fù)。在充電過(guò)程中有放電操作對(duì)蓄電池容量損失較大。因此須設(shè)立一個(gè)過(guò)放恢復(fù)電壓，過(guò)放恢復(fù)電壓控制參數(shù)是蓄電池深度過(guò)放電后允許蓄電池可以再次為負(fù)載提供電力的一個(gè)控制點(diǎn)參數(shù)。也就是說(shuō)，蓄電池在經(jīng)過(guò)深度放電后，只有在充電達(dá)到某一限值，即過(guò)放恢復(fù)電壓，才可以繼續(xù)向負(fù)載供電。如圖5所示，基于Java的上位機(jī)設(shè)計(jì)主要監(jiān)測(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能光伏電池、混合發(fā)電控制器、蓄電池、交流直流負(fù)載的一些物理量。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向、電流、功率等物理量。太陽(yáng)能光伏電池主要監(jiān)測(cè)光照強(qiáng)度、溫度、輸出電壓、電流、功率等參數(shù)。蓄電池主要監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度、蓄電池端電壓、電流等物理量。這次物理量的監(jiān)測(cè)主要通過(guò)一些傳感器將測(cè)得模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)傳送到上位機(jī)?；贘ava的上位機(jī)包括用戶界面模塊、Android通信模塊、串口通信模塊和存儲(chǔ)模塊，用戶界面模塊、Android無(wú)線通信模塊、串口通信模塊通過(guò)上位機(jī)控制器與存儲(chǔ)模塊交互?；贏ndroid的移動(dòng)客戶端用于通過(guò)Android無(wú)線通信模塊顯示和查看上位機(jī)中的電壓和控制信號(hào)。最大功率跟蹤控制采用基于擾動(dòng)觀察與二次插值的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制算法，能夠快速精確的找到最大功率點(diǎn)，使系統(tǒng)穩(wěn)定輸出，提高發(fā)電效率。在此基礎(chǔ)上得出最大功率點(diǎn)的電壓(轉(zhuǎn)速)，工作一個(gè)周期后，與前一時(shí)刻進(jìn)行判斷，是否進(jìn)行下一次的搜索任務(wù)，以確保系統(tǒng)運(yùn)行在最大功率點(diǎn)附近?；跀_動(dòng)觀察與二次插值的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)最大功率跟蹤控制算法，如圖6和圖7，其實(shí)現(xiàn)步驟如下，(1)給定太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)ΔU與初始電壓U0和初始電流I0及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的步長(zhǎng)Δω與初始轉(zhuǎn)速ω0，然后測(cè)量太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的電壓U1和電流I1或者風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速ω1，得到功率P1，采用擾動(dòng)觀察法搜索太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)電壓Um或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速ωm，如果該電壓Um與前一周期的最大功率點(diǎn)電壓Um-1的差值小于δ或者該轉(zhuǎn)速ωm與前一周期的最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速ωm-1的差值小于δ，則停止搜索，δ為系統(tǒng)設(shè)定的最大功率點(diǎn)電壓或者轉(zhuǎn)速的臨界值；(2)在步驟(1)的搜索結(jié)果中選取最大功率點(diǎn)附近的三個(gè)點(diǎn)電壓U1’、U2’和U3’或者三個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)速ω1’，ω2’，ω3’，使其滿足Um-N＜U1’、U2’、U3’＜Um+N或者ωm-N＜ω1’、ω2’、ω3’＜ωm+N，其中，N是最大功率點(diǎn)電壓或者轉(zhuǎn)速附近的一段范圍，如果不滿足，重新選取U1’、U2’和U3’或ω1’、ω2’和ω3’；(3)判斷(U1'＜U2'＜U3')&(P2'＞P1',P2'＞P3')(ω1'＜ω2'＜ω3')&(P2'＞P1',P2'＞P3')是否成立，其中，P1’、P2’、P3’分別為最大功率點(diǎn)附近的三個(gè)點(diǎn)電壓U1’、U2’、U3’或者三個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)速ω1’，ω2’，ω3’所對(duì)應(yīng)的功率值，如果成立，則求出二次插值法圖像的系數(shù)a，b，c，如果不成立，則令U3’＝U2’，U2’＝U1’，P3’＝P2’，P2’＝P1’，或者令ω3’＝ω2’，ω2’＝ω1’，P3’＝P2’，P2’＝P1’，然后則求出二次插值法圖像的系數(shù)a，b，c，其中，對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，二次插值多項(xiàng)式的函數(shù)一般式為：L(U)＝aU2+bU+c，其中，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，二次差值多項(xiàng)式的函數(shù)一般式為：L(ω)＝aω2+bω+c，其中，(4)根據(jù)公式Uref＝-2a/b或者ωref＝-2a/b計(jì)算二次插值法得到的最大功率點(diǎn)電壓或轉(zhuǎn)速；(5)t時(shí)間后，判斷比較Uref-Um＜δ或ωref-ωm＜δ是否成立，如果成立，則輸出風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)Uref或者轉(zhuǎn)速ωref，如果不成立，重復(fù)步驟(1)至步驟(4)直至Uref-Um＜δ或者ωref-ωm＜δ成立，其中，Um和ωm分別為擾動(dòng)觀察法得到的最大功率點(diǎn)電壓和轉(zhuǎn)速；采用擾動(dòng)觀察法搜索風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點(diǎn)的方法包括以下步驟：(a)對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算P1和P2，P1＝U1×I1，P2＝U2×I1，U2＝(U1+ΔU)，其中，P1為測(cè)量的電壓U1所對(duì)應(yīng)的功率值；對(duì)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)計(jì)算P1＝kω13，P2＝kω23，ω2＝(ω1+Δω)，k＝4A×ρ×CT×π3×R3，其中，A為風(fēng)力發(fā)電的扇葉面積，ρ為空氣密度，CT為風(fēng)能利用率，R為風(fēng)輪半徑，其中，P1為測(cè)量的轉(zhuǎn)速ω1所對(duì)應(yīng)的功率值；(b)判斷P2和P1的關(guān)系，如果P1＞P2，且U1＞U2，或者P1＜P2，且U1＜U2或者P1＞P2，且ω1＞ω2，或者P1＜P2，且ω1＜ω2，則最大功率點(diǎn)電壓Um＝U2+ΔU，最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速ωm＝ω2+Δω，如果P1＞P2，且U1＜U2，或者P1＜P2，且U1＞U2，或者P1＞P2，且ω1＜ω2，或者P1＜P2，且ω1＞ω2，則最大功率點(diǎn)電壓Um＝U2-ΔU，最大功率點(diǎn)轉(zhuǎn)速ωm＝ω2-Δω。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3