一种风光互补系统的容式储能弱功率跟踪控制充电方法

《一种风光互补系统的容式储能弱功率跟踪控制充电方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、一种风光互补系统的容式储能弱功率跟踪控制充电方法　　摘要：风力发电和太阳能发电由于其无污染、资源丰富等诸多优点，对保护环境，改善能源结构具有重要意义。控制器是风光互补系统的核心，目前采用常规的是风力和太阳能发电输出的电能经整流滤波电路后变成直流电，这种方法在风速相对较低或者弱光照的时候，有时产生电压甚至低于蓄电池的电压，发出的电能不能被充入蓄电池而损失。针对以上存在问题，该研究针对这种充电方式提出一种风光互补系统的容式储能弱功率跟踪控制充电方法，该方法使系统在低风速或弱光照时利用这一部分能量并有效

2、的对蓄电池充电，提高风力和太阳能发电系统的能量利用率。　　关键词：风光互补；容式储能；弱功率跟踪；充电　　1概述　　风力发电和太阳能发电由于其无污染、资源丰富等诸多优点，对保护环境，改善能源结构具有重要意义。由于风能和太阳能在资源条件和技术应用上都有很好的互补性。随着新能源发电的不断推广与风光互补发电技术的不断成熟[1]，风光互补发电系统作为一种灵活、较为稳定的能源供给系统必将成为今后新能源发展的热点，并将得到广泛的发展与应用。　　风能和光伏的天然波动性是无法控制的[2]，风力发电的实际风能利用系

3、数低于0.593，太阳能存在天阴、早晚弱光照等低功率无法利用的情况，因此充分利用发电输出量是很重要的。目前风光互补发电控制系统中风力和太阳能发电输出的电能经整流滤波电路后变成直流电，采样控制电路通过采集风力发电机或太阳板发电数据、蓄电池充放电的电压电流数据，确定是否闭合开关电路对蓄电池进行充电。在风速高或光照强的时候，这种控制方法效果不错，可是在风速相对较低或者弱光照的时候，风机或太阳能所产生的电压电流都比较低，这样的小电流对蓄电池充电效率很低，有时产生的电压甚至低于蓄电池的电压，过低的充电电压，

4、可能引起电池深度放电[3]。目前关于风光互补发电的技术主要针对的是太阳能和风能的充电控制，但未对弱功率充电有专门的研究。　　2容式储能弱功率跟踪控制原理　　2.1容式储能弱功率跟踪控制技术　　电能的存储环节主要围绕蓄电池进行，它在整个系统中能起到能量调节和平衡负载的作用[4]。在风速相对较低或者弱光照的时候，风机或太阳能光伏组件所产生的电压电流都比较低，这样的小电流对蓄电池充电效率很低，有时产生的电压甚至低于蓄电池的电压，发出的电能不能被充入蓄电池而损失。容式储能弱功率跟踪控制技术通过在蓄电池前加

5、一个容量很大的电容储能器件，将低风速或弱光照时风机和组件所发出的电能先对这个储能器件充电，然后再通过“跟踪控制系统”对蓄电池充电，从而使风机和组件所产生的电能得到充分的利用，提高风光互补发电系统的能量利用率。　　2.2负载跟踪控制技术　　与太阳能发电系统一样，当风力机输出能量多于负载和蓄电池吸收的能量时，可采用负载跟踪控制来调节系统功率输出。负载跟踪控制使风力机叶尖速比偏离最佳值，从而降低风能利用系数，以保证风机的输出功率与负载消耗功率和充入蓄电池的功率相匹配。控制器将蓄电池的充电电流与负载电流之

6、和作为给定输入与DC/DC变换器的输出电流进行比较，将其误差经过PID调节后产生PWM控制信号来调节DC/DC变换器的占空比[5]，从而实现负载跟踪控制。负载跟踪控制可使变换器的输出电流始终满足蓄电池和负载的需要，使风力发电机的输出功率始终与负载功率和充入蓄电池的功率之和相平衡。　　3容式储能弱功率跟踪控制充电装置　　图1为控制方法工作原理图，图中1为风力和太阳能发电、2为整流滤波电路、3为第一开关电路、4为第二开光电路、5储能元件、6控制采样电路、7蓄电池、8控制中心。　　装置工作流程：风力和太

7、阳能发电组件配置的风机和太阳板额定电压为蓄电池电压的1.6倍，当风力比较强或者太阳光照比较强的时候，控制中心通过控制采样电路。对整流滤波电路上输出的电压值实时采样为高电位值，则控制中心发出指令同时闭合第一开关电路和第二开关电路，这时风力和太阳能发电组件产生的电能经整流滤波电路后直接对蓄电池进行充电；当风力较弱或者阳光照射不足时，控制中心通?^控制采样电路对整流滤波电路上输出的电压值实时采样为低电位值，这时由于蓄电池的拉低作用，使这个电压值小于能够继续对蓄电池充电的电压，控制中心发出指令将第一开关电

8、路闭合，第二开关电路断开，由风力和太阳能发电组件先对储能元件充电，当储能元件的电压充电达到1.25倍蓄电池电压时，控制中心发出指令断开第一开关电路，对储能元件的充电完成，紧接着控制中心发出指令闭合第二开关电路，这时储能元件开始对蓄电池充电，完成一整个充电循环。这样的充电循环通过控制中心的控制不断进行，直到蓄电池充满为止。这样在风力较弱或者阳光照射不足时，风力和太阳能发电组件产生的弱电能也能够对蓄电池有效充电，从而提高了风力和太阳能发电的能量利用率。　　控制原理：包括高风速或太阳光较