器来实现功率变换与调节。光伏发电子系统与风力发电子系统经直流母线并联运行向直流负载及蓄电池供电。变换器实现了两种不同能源发电的解耦，即光伏发电子系统与风力发电子系统可以同时或单独向负载供电。控制器根据光伏发电子系统与风力发电子系统实际运行状态及负载和蓄电池电压变化情况，实现对光伏发电子系统与风力发电子系统运行模式的调节，确定系统各部分在最大功率跟踪控制负载跟踪控制运行保护控制模式运行或两种运行模式间的转换，同时还要实时检测系统各参数以防出现异常的情况，旦出现异常，能够自动保护并发出报警。风力发电系统的组成及能量控制风力发电系统风力发电子系统主要包括风力机三相交流永磁同步发电机三相二极管整流器变换器卸荷几个组成部分，如图所示。其中，蓄电池控制器为光伏发电子系统与风力发电子系统共用的部件。图小型风力发电系统示意图发电机根据前文所述，在本系统中小型风力发电系统采用永磁同步发电机。选择原因就不在此赘述。变换器变换器采用变换器，经过对小型风力发电系统仔细分析，可知它能够满足系统需求，且相对于其它类型的变换器具有如下优点电路简单，调整方便，可靠性高对功率管及续流二极管的耐压要求低储能电感在功率管导通时储存能量，在功率管关断时储存的能量向负载供电，带负载能力强，电压调整率好输出电压纹波低。但是变换器的输入电流是脉动的，这将会引起对输入发电机的电磁干扰。所以在实际应用中常在电源与变换器之间增加个输入滤波电路。卸荷卸荷主要用来保护风力发电机组。它在风力机发出的能量多于负载所需电量，且蓄电池处于满充状态时，消耗风力机组发出的多余能量，这样可避免风力机超速，达到保护风力机的目的。风力发电系统功率控制风速定的情况下，由于风轮的转速不同，风力机轴上输出的功率也会不同，风轮输出功率与风轮的转速相关，即存在个最佳转速，该转速下风轮捕捉到最大的风能，获得最大的轴上输出功率。风速不同的情况下，风力机输出功率不同，不同风速对应的最佳转速也不相同。所以，风力机想获得最大的输出功率，必须根据风速的变化对风力机的转速进行相应的变化，即最大功率跟踪控制的结果就产生了变速发电的模式。风速自动跟踪控制策略此类跟踪控制策略的原理较为简单。首先根据测速装置测量到的风速，按风机最佳功率负载曲线计算出给定功率，并与风力发电机输出功率的观测值相比较得到功率的误差量，经过控制器计算出风力发电机参数值，从而调节风力发电机的输出电流的大小，实现风力发电机的输出功率的调节。此跟踪控制策略可以用图来表示。图风速跟踪控制方案控制框图该控制方案控制方法简洁明了，可以使风轮机工作在最大功率点，能量转换效率比较高。但是其缺陷在于需要事先知道风轮机的功率特性，以便确定其最佳功率负载线。风机转速反馈控制当风带动风轮机转动至风力发电机工作转速范围内时，根据转速以及风轮机的特征参数计算出给定功率，并与风力发电机输出功率的观测值相比较得到误差量，经过控制器给出风力发电机参数值，调节风力发电机输出电流的大小，最终实现风力发电机的输出功率的调节。此跟踪控制策略可以用图来表示。图风机转速反馈控制方框图该方法不需要知道风轮特性，也不需要测风装置，是在风速跟踪方案的基础上略作改动，它与风速控制方案的不同之处在于将输出功率与风速之间的关系转换为输出功率与发电机之间的关系，当风机风轮的和减速比确定后，转化为转速与输出功率之间的关系。功率扰动策略此控制方案是基于离散迭代的控制策略。风力发电机在的功率曲线对于转速是凸函数，因此在风力发电系统处于稳态时，给系统的控制量小扰动，扰动将引起系统输出功率的变化。如果输出功率变化量大于零，则在系统接近稳态时，继续给控制量增加与上次致的扰动，直到输出功率变化量小于零时，此时给控制量个相反的扰动量。不断重复此过程，风力发电机的工作点将沿着输出功率曲线跟踪到最大值附近，并保持定的波动。它具有以下特点不需要测量风速仪器。不用知道风力发电机明确的功率特性，设计时了解风力发电机的功率特性有利于系统设计。当风速稳定，在此控制方案控制下风力发电机输出功率也会有小幅度的波动，此波动是此控制方案的必然现象，为系统控制提供扰动控制量。风力发电系统受风速的随机性影响，其输出没有必要也不可能保证高的精度与稳定。本文借鉴转速反馈控制方案，采用如下控制方案的思路当风带动风机转动至发电机发电运行的转速范围内时，启动对蓄电池进行充电。同时测定风电发电机发出的电压与设定的安全电压比较，如高于安全电压则通过控制器调节功率若蓄电池充满或大风时则启动卸荷电路进行卸荷，以保障设备安全。光伏发电系统能量控制光伏阵列输出特性具有非线性特征，并且其输出受光照强度环境温度和负载情况影响。在定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压，但是只有在输出电压值时，光伏电池的输出功率才能达到最大值，这时光伏电池的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称为最大功率点,。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，个重要途径就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这过程就称之为最大功率点跟踪,。下面将介绍两种最常用的光伏发电最大功率点跟踪控制策略恒压控制法，和扰动观察法，然后从中选取适合本文的光伏充电方法。恒压控制法图忽略温度效应时的光伏电池输出特性与负载匹配曲线光伏阵列是种非线性的电源。其输出特性可以视为由恒电流区域与恒电压区域组成，这两块区域的交接点即为最大功率点。因而在不同的光照强度下，光伏阵列都会存在这样的个最大功率输出点，从功率角度上可以将它们视为当前工况下的最优点。由于光照强度与温度的变化将会分别改变这些恒电流和恒电压区域，所以最大功率点也是随之变化的。当忽略温度效应时候，光伏电池输出特性如图所示。不同特性曲线与负载特性曲线的交点即为当前工作点，然而这些工作点与特性曲线的最大功率点并不重合。人们通过试验发现，当温度保持固定值时，最大功率点近似位于个恒定电压条垂直线附近。因此，在系统中只要合理选择太阳电池的串并联个数，使阵列在最大功率点附近的运行电压近似于蓄电池的端电压，就可以近似地实现恒定电压下最大功率跟踪功能。这就是定电控制器般而言,每套系统配置套控制器含直流配电单元,可以同时利用太阳能和风能,提高风能和太阳能的综合利用效率。控制器必须具有风力发电充电电路和光伏充电电路,两充电通道要各自独立和有效隔离。控制器风电充电电路的最大功率要大于或等于风力发电机组额定输出功率的倍。控制器光伏充电电路的最大功率应大于系统光伏功率的倍。控制器应预留直流充电接口。逆变器变压器的设计逆变器和变压器功率般取负载启动功率的倍。充放电控制器监控及蓄电池监测应设置可监测所有蓄电池的监测仪，采集蓄电池工作参数，与充放电控制器运行数据起传输至太阳能供电管理设备，通过软件分析蓄电池及控制器的工作状态，出现异常，及时报警并采取相应措施。工程实例根据统计资料，珠三角地区太阳辐射年总量为，历年平均日照时数为小时，占全年可照时数的。日照时数最多为小时，占全年可照时数的最少为小时，占年可照时数的。年平均各月日照时数，以月最多，日照百分率为月最少，日照百分率为。日照最多月份日照时数达小时，占全月可照时数的。该地区主要受季风气候影响，风向具有随季风变化的基本特征。平均风速在区间。图全年风能太阳能分布图本工程采用风光互补发电供电的设备主要包括驱鸟炮和声学驱鸟设备，二者的工作电压均为。为了更好的提高风光互补发电供电系统的经济效率，套供电系统向两套驱鸟设备供电，其中包括门驱鸟炮个声学驱鸟设备。驱鸟炮功率为，工作时间为小时声学驱鸟设备功率为，工作时间为小时。即日耗电量为，再加上的裕量系统日用电总量为。蓄电池备用天数为天，根据式可得蓄电池容量为。蓄电池选用全密封铅酸蓄电池，即需要个。根据设计，风力机在最低月份的日平均发电量应为。结合本地风能太阳能分布情况我们可在图中看到，最低月份风速在左右，所以我们选择额定功率为的风力发电机，风轮直径，启动风速，切入风速，额定风速，日发电量为。根据设计，太阳能供电系统在最低月份的日平均发电量应为。太阳能电池板采用转换效率的单晶硅材料，电池开路电压，最大功率工作电压，短路电流，最大功率工作电流，峰瓦数。经计算，在最低月份日发电量为。所以根据式式可得供需太阳能电池板块，串联数量为，并联数量为。太阳电池板的发电能力与接收到的太阳辐照度大小直接有关，为获得最好的日照效果，般需将电池板面与入射阳光垂直。所以可根据季节的变化，选取适当的倾斜角，以达到最大的效率。结论致谢时间飞逝，大学的学习生活很快就要过去，在这四年的学习生活中，收获了很多，而这些成绩的取得是和直关心帮助我的人分不开的。首先非常感谢学校开设这个课题，为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验，奠定了基础。本次毕业设计大概持续了半年，现在终于到结尾了。本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验。经过这次毕业设计，我的能力有了很大的提高，比如操作能力分析问题的能力合作精神严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步。这期间凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感谢。没有他们的帮助，我将无法顺利完成这次设计。首先，我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导，在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导，为我理清了设计思路和操作方法，并对我所做的课题提出了有效的改进方案。郭谦功老师渊博的知识严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象。从他身上，我学到了许多能受益终生的东西。再次对周巍老师表示衷心的感谢。其次，我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求，感谢他们对我学习上和生活上的帮助，使我了解了许多专业知识和