buck电路在光伏供电的输电线路视频监控系统的应用

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1、Buck电路在光伏供电的输电线路视频监控系统的应用常州轻工职业技术学院针对高压输电线路远程视频监控系统的供电难等问题，设计Y—种监控系统，其中使用光伏阵列和超级电容器，组成能够自给电能的独立系统。光伏用直流变换器（DC-DC）不仅将直流电压变换到匹配的直流电压，而且还耍实现最大功率点跟踪（MPPT），使光伏电池的输出电压始终工作在最大功率点附近，变换电路需要对电流进行跟踪。因此提出了一种基于MPPT的降压斩波电路（Buck电路），并对采用H控制的变换器动态过程进行仿真分析。仿真结果表明：采用MPPT控制的Buck电路可以有效的降低光伏

2、电池的输出电压，且输出稳定，输出功率、电压、电流等参数波动很小，在外界环境变化时具有良好的跟踪效果，可以实现为超级电容器充电和视频监控系统供电的要求。关键词：输电线路;视频监控;Buck电路;最大功率点跟踪;仿真;但是视频监控设备的供电成为突出的难题，因超长的输电走廊穿郊越野，高压难以直接取用，＞1.许多电力塔架往往设置在人迹罕至的野外；又因距离遥远和投资巨大无法实现从其他地方敷设线路接入。为很好地解决这一难题，就地建设小型的光伏发电系统即可m。因为太阳能是可再生清洁能源且具有取之不尽的特点，目前开发也较完善、应用较普遍。1.光伏输电

3、线路视频监控系统总体设计光伏输电线路视频监控系统包括:太阳能电池阵列、直流变换器（DC-DCConverter）、超级电容、逆变电路、摄像机及摄像机雨刷器等部分，如图1所示。系统的工作原理:光伏阵列将太阳光能转换为直流电能，通过直流降压（DC-DC降压）电路再把直流电能变化为储能装置（超级电容）和负载（视频监控系统）所匹配的直流电压。阁1系统的控制框阁（参见下页）DC-DC直流变换器是将直流电变为另外一种固定或者可调直流电的电路。由于光伏用的DC-DC变换电路不仅将直流电压变换到匹配的直流电压、稳压，还要实现MPPT,所以需要对变换电

4、路的电流进行跟踪，使光伏电池的输出电压始终工作在最大功率点附近；由于视频监控系统的电压和逆变器电压的要求，以及特殊的控制方式，和选用的超级电容器端电压较低，所以需耍采用Buck电路进行降压盟。图1系统的控制框图2.直流变换器（DC-DC）设计2.1控制策略系统的控制方案如图1所示，设置MPPT控制外环。对DC-DC变换器输出电流采样，进行H调节后输入到MPPT模块，经过MPPT算法后，再把数据送入DSP内进行比较分析，DSP输出PWM波（驱动信号），以驱动DC-DC变换器M0SFET，也可对后面的逆变电路和升压电路中的开关管进行驱动。

5、PTD的控制规律为公式[3]（1）:式中，kp—一比例系数工一一积分时间常数;Td—一微分时间常数离散化后如公式（2）、（3）所示。从（2）、（3）式得到，所有的偏差，都要存储计算，存储、计算量很大，故采用增量式P1调节：又从上式（3）得到:从上式得到，只需对进行存储、计算两次。2.2软件实现TI公司DSP集成开发环境（CCS）,它能够加速幵发进程，提高工作效率，它便于实吋、嵌入式信号处理程序的编制和测试，这些都源于CCS提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具。系统主程序主要包括系统初始化、启动关闭系统判断、设定参数、故障判断等

6、。DSPTMS320F2812晶振为30MHZ，锁和环控制寄存器设定为5倍频。为实现配罝I/OUI功能可通过设置GPIOMUX寄存器。对中断向量进行初始化，等待中断变量的采集和比较寄存器的CMPR5的值。EVB模块，MOSFET开关频率为50kHZ,比较器CMPR4在周期屮断设定近似于周期寄存器的值，I溢屮断设定值约为0,定时器T3选择连续增减模式，通过控制算法得到相位差，改变CMPK5的值，最后通过DBTCOXA,DBTCOXB模块可设罝死区时间（针对单相桥式逆变），实现移和控制［4］。在开始主程序后，对系统的参数进行初始化，对系统

7、配置寄存器以及外设寄存器进行初始化，检查系统是否存在故障，如果没有故障则检查系统是否启动，若没启动则封锁P丽信号，正常启动后，开始进行采样和处理控制算法，改变PWM脉冲的相位差;如果有故障就判断故障类型并停机。主程序流程图如图2所示。阁2主程序流程阁下载原阁3.实现MPPT的Buck电路仿真设计3.1仿真模型采用MATLAB/Simulink软件搭建电路模型，并设置条件进行仿真，模型简单直观，使用方便，控制算法用电路实现。光伏发电系统的最大功率点跟踪算法的仿真模型如图3所示。仿真实验中选用ECO-WORTHYSOLAR公司的ICO-S

8、PC-lOw-03型号光伏电池，光伏电池开路电压21.6V，短路电流0.62A，最大输出功率10W，最大输出功率电流0.59A,最大输出功率电压17.6V。对Buck电路进行仿真实验。滤波电容C,=1000uF,储能电感