风光互补发电抽水智能控制系统的设计

1、风光互补发电抽水智能控制系统的设计论文导读：独立运行风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、卸荷器、控制器、蓄电池组、逆变器、及大小水泵等组成。风机控制部分有三个PWM控制端：DC/DC端的PWM控制主要是通过检测风机电压的大小来改变脉宽。太阳能电池板功率这里选用的是720W。在本次试验中选定水泵分别是500W。关键词：风力发电，太阳能，水泵，PWM1引言目前一些内蒙古以及西北部边远地区部分农牧区仍然处于无电状态，人畜生活用水及农田灌溉大面积耕种灌溉用水成为亟待需要解决的难题。针对该问题设计出基于能量匹配的风光互补发电抽水智能控制器。2风光互补发电抽水系统硬件结构独立运行风光互补发电系统由风力

2、发电机、光伏阵列、卸荷器、控制器、蓄电池组、逆变器、及大小水泵等组成，如图1所示。其运行机理如下:风力发电机三相整流电经不可控三相整流器变成单相直流图1系统总体结构图Fig.1 The whole structure of control system电，并经DC/DC变换器实现最大功率跟踪；光电池的单相直流电通过DC/DC变换器实现功率跟踪。二者皆通过控制器控制而接入直流母然后给蓄电池供电；蓄电池连接在直流母线上，当风力发电机和光伏阵列输出的电能除供给负载还有剩余时，蓄电池将这些电能储存；当风力发电机和光伏电池输出电能不足以满足负载要求时，则由蓄电池向其供电。从而实现了最大化利用能量来抽水。

3、科技论文，太阳能。该控制器已经过了试验。取得了很好的效果。2.1风力发电机控制部分风力发电机在此选的是5KW的三相永磁同步发电机。具体风力发电机控制模块部分电路如图2所示。风力发电机模块电路是将风机输出的三相电分别接入四部分。一部分是直接接入手动刹车空气开关；另两部分别是接入三相不可控整流桥；最后一部分是接入卸荷器。科技论文，太阳能。这两路接三相整流桥的作用分别是： 一路三相桥是对风机电压进行实时检测，另一路则是将整流后的两相电直接接入DC/DC变换器，然后通过单向导通二极管和充电模式选择器流入蓄电池。风机控制部分有三个PWM控制端：DC/DC端的PWM控制主要是通过检测风机电压的大小来改变脉

4、宽，从而来实现风机的最大功率跟踪。2.2蓄电池控制部分在这里该蓄电池选的是阀控式铅酸蓄电池，电压是12v，容量是200Ah，总共9块。蓄电池充电模式选择器，如图4所示，这里主要采用的是PWM充电方式，具体分为三个阶段来实现，第一阶段即是PWM输出占空比为100%，即晶闸管完全导通，此时蓄电池处于大电流灌充阶段。第二阶段是PWM输出占空比为50%，即一半时间是导通，此时蓄电池处于小电流充电阶段。科技论文，太阳能。第三阶段是PWM输出占空比为20%，即只有四分之一的时间导通，此时蓄电池处于浮充状态。2.3卸荷器控制部分卸荷器选用的是7.5KW卸荷器，这里采用的是交流无级卸荷，利用三角形接法。2.4

5、太阳能光电板控制部分太阳能电池板功率这里选用的是720W。科技论文，太阳能。由9块80W的太阳能板串联而成。太阳能板模块的控制是将太阳能板输出的正负端分别接入两路。一路直接接入控制器对太阳能输出电压进行实时检测。 另一路则接入DC/DC变换模块，在经单向导通二极管，电流检测端，充电模式选择器进入蓄电池。2.5水泵控制部分在本次试验中选定水泵分别是500W，扬程35m的深井潜水泵和1.1KW扬程45m的深井潜水泵。在这里水泵的工作主要是根据不同的风速和太阳能光照强弱来切换工作，分为四种情况来切换工作。（1）无风，有太阳；太阳能功率足够大，启动小水泵；（2）有风，有太阳；时，启动小水泵；+时，启动大水泵；时，同时启动小水泵和大水泵。（3）有风，无太阳；时，启动小水泵；+时，启动大水泵；时，同时启动小水泵和大水泵。（4）无风，无太阳；根据实际需要用水量来选择水泵，可通过手动模式来选择所需水泵。科技论文，太阳能。3结论本文介绍的风光互补发电抽水控制系统已经在内蒙古四子王旗进行了试验，取得了很好的效果。目前针对的是5kw风力发电机，和720w太阳能板。科技论文，太阳能。随着日后家用电器大功率化，还可以选用更大功率的风力发电机、太阳能板、逆变器以及蓄电池。从而来提高整套系统的功率。参考