隨著環(huán)境污染的越發(fā)嚴(yán)重，人們開始廣泛應(yīng)用清潔能源，在普通用戶當(dāng)中應(yīng)用風(fēng)光互補發(fā)電技術(shù)已經(jīng)得到社會各界的廣泛關(guān)注。民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)具有較多優(yōu)勢特點，主要表現(xiàn)在較高的能源利用率，較小的初期投資等，具有巨大的市場發(fā)展?jié)摿?。本文主要是針對民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用展開討論，在此基礎(chǔ)之上提出大功率控制策略，希望能夠全面優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計。
1 硬件設(shè)計
在民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)硬件主要包括主電路和控制電路。
1.1 主電路設(shè)計
圖1為系統(tǒng)主電路原理圖，民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的供電主要包括普通市場供電和風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)等。以上兩個系統(tǒng)之間主要是利用全控型開關(guān)器件實行切換，主要為風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)供電，其次為市場供電。主電路是風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的核心，包括五種工作模式，對應(yīng)五種電路連接，尤其體現(xiàn)在風(fēng)力發(fā)電機獨立供電模式，該發(fā)電機能夠產(chǎn)生三相交流電，之后借助整流器轉(zhuǎn)化為單相直流電，之后利用電路1給予蓄電池組電能，利用逆變點電路輸出的交流電，其次就是太陽能電池組供電模式，由電池組產(chǎn)生直流電，利用電路2給予蓄電池組電能，之后借助逆變電路輸出交流電。再者就是風(fēng)力發(fā)電模式，該發(fā)電模式需要借助太陽能發(fā)電模式，將K1開關(guān)器件于連接BC，將K2開關(guān)器件連接于bc，太陽能電池組的直流電通過電路2能夠與整流器一起輸出直流電壓；此外就是以太陽能電池組為主，輔助風(fēng)力發(fā)電，將K1開關(guān)器件于連接BD，將K2開關(guān)器件連接于bd，張在經(jīng)過整流器之后的風(fēng)力發(fā)電機輸出直流電壓；后就是太陽能電池組和風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電模式，將將K1開關(guān)器件于連接BC，將K2開關(guān)器件連接于bd，這樣就能夠形成風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。在整個電路設(shè)計當(dāng)中需要將電路1和電路2共同通過斬波電路實行，在對電路進(jìn)行保護(hù)時需要應(yīng)用三個電路二極管。

圖1 民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)原理圖
1.2 控制電路
控制電路圖，核心為單片機，使用芯片的PWM資源能夠控制斬波電路和逆變電路，使用輸入輸出接口能夠控制蓄電池三段式充放電開關(guān)切換，還能夠展現(xiàn)出鍵盤功能，顯示功能以及報警功能等。利用轉(zhuǎn)換接口能夠檢測電路控制當(dāng)中的參數(shù)，在系統(tǒng)當(dāng)中的控制電路的驅(qū)動電路主要是應(yīng)用集成驅(qū)動芯片實現(xiàn)設(shè)計，由市場供電，太陽能電池組以及風(fēng)力發(fā)電機等能夠給予電源電能。
2 大功率跟蹤控制策略
在研究系統(tǒng)大功率跟蹤控制策略能夠有效處理風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)效率低下問題，此系統(tǒng)從硬件設(shè)計角度出發(fā)，并且應(yīng)用軟件系統(tǒng)的五種工作模式使用不同的大功率跟蹤控制策略，表1為張詳細(xì)方案。如果光照強度較弱時，太陽能電池組的發(fā)電電路就會中斷工作，只能應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電模式，系統(tǒng)工作如果設(shè)置在1工作模式上，電路1就會對風(fēng)力發(fā)電機組的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，將其確定在葉速比；如果風(fēng)力較弱或者沒有風(fēng)時，風(fēng)力發(fā)電電路就會中斷，只有太陽能電池組提供電能，系統(tǒng)處于2工作模式，電路2需要對太陽能電池組的大功率點進(jìn)行匹配；如果光照一般而風(fēng)力比較強時，可以同時應(yīng)用太陽能發(fā)電電路和風(fēng)力發(fā)電電路等，但是主要是以風(fēng)力發(fā)電為主，此時系統(tǒng)處于3工作模式，為了提升功率輸出大值，需要對風(fēng)力發(fā)電機的大功率實行跟蹤控制；如果風(fēng)力一般而光照較強時，可以同時應(yīng)用太陽能發(fā)電電路和風(fēng)力發(fā)電電路等，但是主要是以太陽能發(fā)電為主，此時系統(tǒng)處于4工作模式，為了提升功率輸出大值，需要對太陽能發(fā)電機的大功率實行跟蹤控制；如果風(fēng)力和光照都比較強時，系統(tǒng)處于5工作模式，此時輸出功率都較大，因此無需對太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行大功率跟蹤控制。

表1 不同工作模式的MPPT控制策略
3 軟件設(shè)計
單片機軟件能夠采集電流電壓，判斷工作模式，設(shè)置輸入?yún)?shù)以及對太陽能發(fā)電機和風(fēng)力發(fā)電機實現(xiàn)MPPT控制。下圖為張控制系統(tǒng)的主程序流程圖，采樣部分主要是負(fù)責(zé)采集市場用電電壓，太陽能電池組輸出電壓以及風(fēng)力發(fā)電機電池組輸出電壓等，參數(shù)Flag1為風(fēng)力發(fā)電機輸出電壓標(biāo)志位，參數(shù)Flag2為太陽能發(fā)電機輸出電壓標(biāo)志位，選取0,1,2值。其次，0工作模式主要是系統(tǒng)處于市場供電模式，可利用中斷方式設(shè)置參數(shù)，如果沒有特殊設(shè)置則需要應(yīng)用默認(rèn)值。

圖2 主程序流程圖
4 仿真
為了對MPPT控制策略和系統(tǒng)設(shè)計合理性進(jìn)行驗證分析，使用專業(yè)軟件對不同模式進(jìn)行仿真模擬。在仿真模擬期間使用電位器和直流電源模擬太陽能電池輸出特征，使用頻率相等的正弦交流電源和電位器對三相風(fēng)能發(fā)電機輸出特征進(jìn)行模擬，使用可變電阻對輸出負(fù)載進(jìn)行模擬。
仿真結(jié)果也能證實，使用單片機設(shè)置的民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度，在使用MPPT控制之后能夠顯著加強系統(tǒng)能源利用率，有效能源使用效果。
5 結(jié)束語
綜上所述，此次研究設(shè)計主要是應(yīng)用AVR單片機，這樣能夠顯著處理民用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的適用性問題，還能夠?qū)?/span>MPPT控制策略引入在系統(tǒng)控制當(dāng)中，這樣能夠顯著處理系統(tǒng)效率問題，能夠在各個區(qū)域使用太陽能資源和風(fēng)力資源，使用價值比較高，能夠在市場當(dāng)中推廣使用。