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1、光伏英才网光伏英才网 http:/ http:/ Mcu 的风光互补独立电源的硬件构成以及软件流程。并对其中的关键技术：如双标三阶段充电的流程、逆变模块的 MCU 实现硬件构成等详加阐述。同时也结合实例，介绍了风光互补独立电源系统的实际应用。综合利用了风能、光能的风光互补独立电源系统是一种合理的电源系统。不仅能为电网供电不便的地区，如边防哨所，通讯的中继站，交通的信号站，勘探考察的工作站以及农牧区提供低成本、高可靠性的电源，而且也为解决当前的能源危机和环境污染开辟了一条新路。单独的太阳能或风能系统，由于受时间和地域的约束，很难全天候利用太阳能和风能资源。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的
2、互补性，白天光照强时风小，夜间光照弱时，风能由于地表温差变化大而增强，太阳能和风能在时间上的互补性是风光互补发电系统在资源利用上的最佳匹配。1 硬件构成风光互补独立电源系统由光伏发电单元、风力发电单元、系统智能管理核心、逆变器、储能元件等构成。光伏英才网光伏英才网 http:/ http:/ http:/ http:/ 充放模块由智能管理核心驱动的 MOSFET 充电模块，可根据系统的不同，选取不同电压等级的 MOSFET，来实现系统对蓄电池的充放电。MOSFET 可选用 International Rectifier 公司的第三代HEXFETs 产品，IR 系列产品具有开关迅速、开通阻抗低、
3、性价比高等特色。控制模块根据不同的 MOSFET 门级电压设计，由智能管理核心控制 MOSFET 模块的输出状态。逆变器系统不仅可以提供稳定的直流供电，带动直流负载，而且可以通过逆变吕提供单相交流电。智能管理核心由 LCM 液晶显示模块、键盘、MCU 组成，是系统控制、管理的核心，驱动 MOSFET 充电模块实现对蓄电池的双标三阶段充电，驱动 JCBT 实现 DC/AC 逆变、以及系统的实时保护和数据再现与传输等，同时提供风机的磁电限速保护，在风力过功率时，给风机反向磁阻力矩，降低风机转速。系统核心 MCU 选用 TI 公司的 MSP430单片机，其丰富的片上资源使得系统的控制和管理都极为方便
4、。2 系统工作原理及软件实现2.1 双标三阶段充电原理及实现铅酸蓄电池是系统的储能元件，电是影响风光互补系统寿命的关键因素，对铅酸蓄电池充放电的控制直接影响蓄电池的寿命，不合理的充放电将直接导致蓄电池的崩溃。系统智能管理核心拄制蓄电池的充放电过程。本系统采用双标三阶段充电来优化充电过程。双标三阶段充电过程符合铅酸蓄电池的特性，能很好地维护蓄电池。三光伏英才网光伏英才网 http:/ http:/ 大电流灌充阶段(high currentbulk ge state)由电压采样电路获取蓄电池的电压状况，当电压小于过标准开路电压(Voc)时，太阳能电源、风力发电机以其所能提供的最大电流对蓄电池充电(
5、最大电流对不同功率的系统取值不同，可按 C/5充电率取值，C 为蓄电池容量)，由于太阳能电池和风力发电机的电流与天气状况有关，所以大电流的取值将在一定范围之内。保持大电流充电至 Voc 后，进入第二阶段。第一阶段的充电程度可达70%90%。第二阶段 过电压恒充阶段(over gestate)以恒定的过标准电压(Voc)充电，直到充电电流降至 Ioct 进入第三阶段。第二阶段的充电程度近100%。第三阶段浮充阶段(float ge state)以恒定精确的浮充电压 Vf 进行浮充。蓄电池充满后，以浮充方式维持电压。浮充电压的选择对蓄电池的寿命尤为重要，即使5%的误差也将使得蓄电池的寿命缩短一半。
6、智能管理核心充电流程。智能核心实时采集并判断系统状态，与输入控制、触发信号联合控制充电状态。2.2逆变器原理与实现DC/DC 变换由48V 铅酸蓄电池输出通过 Boost 电路升压至360V，采用光伏英才网光伏英才网 http:/ http:/ 控制芯片，其产牛 PWM 频率高，且造价低。DC/AC 逆变器主电路由 H 桥式 ICBT 构成，还包括熔断器、抗干扰的滤波器、保护二极管等。控制电路由控制环节和保护环节两部分构成智能管理核心作为控制环节对主电路的输入电压、输出电压、输出频率和输出波形进行校正控制。保护环节分为硬件保护部分和软件保护部分，完成对系统的短路、过载、失压、过压、缺相等的保护
7、。逆变后的单项交流电通过电压、电流传感器，把状态返回智能管理中心，以便对波形实行校正。逆变器的电路构成。2.3 系统控制保护原理与实现风光互补电源系统根据性能可分为充电状态、负载状态(放电状态)、保护状态。系统同时监测光伏发电单元、风力发电单元、负载和两组蓄电池的状况，在相应条件下，进入对应的状态。在每一状态中，系统不仅完成自身阶段的工作，还可根据用户需要给出相应的系统参数显示、多系统之间的通讯及系统与 E 位机之问的通讯，系统状态流程。系统在初始化中，完成参数的设定，如光伏发电单元电压、电流、负载、过压、过流保护参数;风力发电机的磁电保护参数;铅酸蓄电池双标三阶段充电的充电系数。同时也完成系
8、统人机通讯(键盘、液晶模块、LED 等)的初始化和系统通用串行通信模块的设定。系统通过实时采样模块、上位机触发信号和用户控制信号联合判断系统所处的状态。首先，通过实时采样模块采集系统的实时电压、光伏英才网光伏英才网 http:/ http:/ http:/ http:/ r 系统的维护、检修和管理。3 实际应用风光互补独立电源系统已实际应用于中小功率用电系统，如路灯、家用照明等。由于太阳能、风能供电的独特互补优点，近年来风光互补独立电源系统得到迅速发展。如需满足4对55W 低压钠灯的供电，每盏灯光通亮7800lm，按实地情况采用 l000W 太阳能电池板，300W 的小型风力发电机，两组.40
9、0Ah 左右的铅酸蓄电池，可满足所需照明.若需加长在无风、阴天持续状态下的供电天数，可适当加大铅酸蓄电池的容量。这里所选的具体参数是结合了当地天气状况、负载需求状况而选取的。本系统结合具体路灯的实际应用，接人感光器件，判断白天与黑夜，实现了无人管理。把系统分为3个状态：状态 l蓄电池电压过低，不能再放电，否则影响蓄电池寿命;状态2蓄电池电压正常，可进行充放电;状态3蓄电池电压过高，对负载有伤害，需进行放电后，方可接入负载。4 结语风光互补电源系统实现了对自然资源的合理利用，而风光互补的技术方案保证了系统的高可靠性。基于 MCU 的风光互补独立电源系统不仅在理论上有保证，而且在实际应用中也得到了检验。光伏英才网光伏英才网 http:/ http:/
