风光互补发电系统的控制研究

风光互补发电系统的控制研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的开发和利用受到了广泛关注。风光互补发电系统作为一种绿色、清洁的可再生能源利用方式，具有广阔的应用前景。本文旨在深入研究风光互补发电系统的控制技术，以提高系统的发电效率、稳定性和可靠性，为风光互补发电系统的实际应用提供理论支持和技术指导。本文将首先介绍风光互补发电系统的基本原理和组成部分，包括风力发电系统、光伏发电系统以及储能系统等。随后，重点分析风光互补发电系统的控制策略，包括最大功率点跟踪控制、能量管理控制以及系统保护控制等。在此基础上，本文将探讨风光互补发电系统的优化控制技术，通过引入智能算法、预测控制等方法，进一步提高系统的发电效率和稳定性。本文还将关注风光互补发电系统在实际应用中面临的挑战和问题，如风光资源的不确定性、系统运行的波动性等。针对这些问题，本文将提出相应的解决方案和优化措施，为风光互补发电系统的实际应用提供有益的参考。本文旨在全面研究风光互补发电系统的控制技术，为风光互补发电系统的实际应用提供理论支持和技术指导，推动可再生能源的可持续发展。二、风光互补发电系统概述风光互补发电系统是一种利用风能和太阳能两种可再生能源进行互补发电的系统。该系统主要由风力发电机、太阳能电池板、储能装置、逆变器和控制系统等组成。风力发电机和太阳能电池板分别将风能和太阳能转化为电能，经过储能装置进行储存，再通过逆变器将直流电转换为交流电供给用户负载。风光互补发电系统具有显著的优势。风能和太阳能是取之不尽、用之不竭的可再生能源，具有环保、清洁的特性，符合可持续发展的要求。风能和太阳能具有互补性，当风力不足时，太阳能可以弥补电能的短缺，反之亦然，从而保证了系统的连续供电能力。风光互补发电系统还可以减少对传统能源的依赖，降低能源成本，并有助于缓解能源短缺和环境污染问题。然而，风光互补发电系统也面临一些挑战。由于风能和太阳能的间歇性和不稳定性，系统的输出功率会受到天气和环境条件的影响，导致电能质量的不稳定。因此，需要通过控制系统对风力发电机和太阳能电池板的输出功率进行精确控制，以保证系统的稳定运行和电能质量的可靠性。针对这些挑战，风光互补发电系统的控制研究显得尤为重要。通过研究和优化控制系统，可以提高系统的稳定性和可靠性，实现风能和太阳能的高效利用，进一步推动风光互补发电技术的发展和应用。三、风光互补发电系统控制策略风光互补发电系统是一种将风能和太阳能有效结合，实现能源互补供电的系统。控制策略是风光互补发电系统的核心部分，其目标是实现能量的高效利用和系统的稳定运行。本文将对风光互补发电系统的控制策略进行深入研究。风光互补发电系统的控制策略需要考虑到风能和太阳能的随机性和间歇性。风能和太阳能的可用性受到天气、季节和地理位置等多种因素的影响，因此，控制策略需要具备自适应能力，能够根据环境条件的变化动态调整系统的运行状态。例如，当太阳能充足而风能不足时，系统应优先利用太阳能；反之，当风能充足而太阳能不足时，系统应优先利用风能。风光互补发电系统的控制策略需要考虑到系统的稳定性和安全性。系统应能够在各种运行状态下保持稳定，避免出现过载、过压或过流等异常情况。同时，系统还应具备故障检测和处理能力，能够及时发现并处理各种故障，确保系统的安全运行。风光互补发电系统的控制策略还需要考虑到能量的高效利用。系统应能够通过合理的控制策略，实现风能和太阳能的最大化利用。例如，可以通过优化调度策略，实现风能和太阳能的互补利用，提高系统的整体发电效率。还可以通过储能技术，将多余的电能储存起来，以供系统在其他时段使用，进一步提高能量的利用率。风光互补发电系统的控制策略需要具备自适应性、稳定性和高效性。未来，随着新能源技术的不断发展，相信会有更多先进的控制策略应用于风光互补发电系统，推动新能源技术的发展和应用。四、风光互补发电系统控制技术风光互补发电系统的控制技术是确保系统稳定运行并最大化能源利用效率的关键。这一技术的核心在于如何根据风能和太阳能的实时变化情况，智能地调整和控制发电设备的运行状态，以实现能源的最优配置和高效利用。风光互补发电系统需要一套精确的能源预测和调度系统。这套系统可以实时收集和分析风速、光照等环境数据，预测未来一段时间内的能源供应情况，并据此调度发电设备的运行策略。通过优化设备的运行状态，可以最大程度地减少能源浪费，提高系统的整体效率。风光互补发电系统还需要一套智能的能量管理系统。这套系统可以实时监测系统的运行状态，包括发电量、设备负载、电池储能等关键参数，并根据这些参数调整设备的运行策略。例如，当系统发电量超过负载需求时，智能能量管理系统可以自动调整设备的运行状态，将多余的电能储存到电池中；当系统发电量不足时，则可以优先使用电池中的储能，以保证系统的稳定运行。风光互补发电系统的控制技术还需要考虑设备的安全性和可靠性。由于风能和太阳能的供应具有不稳定性，因此发电设备可能会面临过载、过压等风险。为了避免这些风险，控制技术需要设置相应的保护机制，如过载保护、过压保护等，确保设备的安全运行。风光互补发电系统的控制技术是一个复杂而关键的系统工程。它需要综合运用能源预测、设备调度、能量管理等多种技术手段，以实现系统的高效、稳定、安全运行。随着科技的不断发展，我们相信这一技术将会越来越成熟和完善，为可再生能源的利用和发展做出更大的贡献。五、风光互补发电系统控制实验研究为了进一步验证风光互补发电系统控制策略的有效性和可行性，本研究进行了实验研究。实验采用了模拟和实地测试两种方式进行，以确保结果的全面性和准确性。实验采用了小型风光互补发电系统，其中风力发电机和光伏电池板的容量根据实际应用场景进行选择。同时，为了保证系统的稳定运行，配备了相应的储能装置和逆变器。实验过程中，通过调整风速和光照强度等环境因素，模拟不同天气条件下的系统运行状态。在模拟实验中，通过调节风速和光照强度，模拟了多种天气条件，包括晴天、多云、阴天以及风力变化等。同时，对系统的发电量、储能装置的充放电情况以及逆变器的运行效率等关键参数进行了实时监测和记录。实地测试中，选择了具有代表性的地理位置进行安装和测试。测试过程中，对系统的运行状态进行了长时间的监测，以获取更加真实可靠的数据。实验结果表明，在不同的天气条件下，风光互补发电系统均能够稳定运行，并实现电能的互补供应。在风速较低或光照不足的情况下，储能装置能够释放之前储存的电能，保证系统的连续供电。同时，逆变器的运行效率也保持在较高水平，有效提高了电能的利用率。通过对实验数据的分析，可以发现，采用智能控制策略的风光互补发电系统，在发电量和稳定性方面均优于传统系统。储能装置的合理配置和使用，对于提高系统的可靠性和经济性也具有重要意义。通过实验研究，验证了风光互补发电系统控制策略的有效性和可行性。实验结果表明，该系统能够在不同天气条件下稳定运行，并实现电能的互补供应。智能控制策略的应用和储能装置的合理配置，进一步提高了系统的发电量和稳定性。因此，风光互补发电系统作为一种清洁、可再生的能源供应方式，具有广阔的应用前景和市场潜力。在未来的研究中，可以进一步探索风光互补发电系统在更大规模应用中的优化和控制策略。六、结论与展望本研究对风光互补发电系统的控制技术进行了深入探讨，针对风光互补发电系统的特性，提出了相应的控制策略。通过仿真和实际运行验证，证明了所提控制策略的有效性。在风光互补发电系统中，通过最大功率点跟踪控制策略，能够确保风电机组和光伏电池板在各种环境条件下输出最大功率。同时，储能系统的引入和能量管理策略的制定，有效平抑了风光出力的波动性，提高了系统的供电可靠性和电能质量。所研究的智能控制方法如模糊控制、神经网络控制等，为风光互补发电系统的优化运行提供了新的思路。随着新能源技术的快速发展和可再生能源在电力系统中的比重不断提升，风光互补发电系统的控制技术将持续受到关注。未来研究可以从以下几个方面展开：优化控制策略：针对风光互补发电系统的特性，进一步优化最大功率点跟踪算法和能量管理策略，提高系统的运行效率和稳定性。智能控制方法的应用：将更多的智能控制方法如深度学习、强化学习等应用于风光互补发电系统的控制中，实现更精准的系统运行控制和故障预测。储能技术的创新：研究新型储能技术，如固态电池、超级电容器等，提高储能系统的能量密度和充放电速度，以满足风光互补发电系统对储能系统的更高需求。区域风光互补发电系统的协调控制：研究多个风光互补发电系统之间的协调控制策略，实现区域内的能源优化配置和互补利用。风光互补发电系统的控制技术是新能源领域的研究热点和难点。通过不断优化控制策略和创新技术手段，我们有信心实现风光互补发电系统的更高效、更稳定、更智能的运行，为可再生能源的大规模应用和推广做出贡献。八、附录本附录列出了风光互补发电系统的关键技术参数和详细数据表，包括风力发电机组的额定功率、转速、风轮直径等，以及光伏组件的转换效率、开路电压、短路电流等参数。这些数据为系统的设计和优化提供了重要依据。本附录附带了风光互补发电系统控制算法的源代码，以便读者深入了解和研究控制策略的实现过程。代码采用C/C++语言编写，包含了数据采集、处理、决策以及执行等各个环节的功能实现。本附录提供了系统运行过程中的日志记录和故障信息，这些数据有助于分析系统运行状态、性能表现以及潜在问题。通过对这些数据的分析，可以为系统的优化和维护提供有力支持。本附录列出了风光互补发电系统设计、安装、运行和维护过程中应遵循的相关国家标准和行业规范，以确保系统的安全性和可靠性。这些标准和规范包括但不限于电力系统安全稳定导则、风力发电机组设计要求、光伏系统安装规范等。本附录列出了在撰写本文过程中引用的相关文献和资料，以便读者查阅和深入研究。参考文献涵盖了风光互补发电系统的基本原理、控制技术、优化方法等多个方面，为本文的研究提供了重要的理论支持和实证依据。参考资料：风光互补发电系统是一种可持续、环保的能源系统，通过整合风能和太阳能资源，可以降低对传统能源的依赖，减少环境污染。控制技术是风光互补发电系统的关键部分，直接影响系统的性能和稳定性。本文对风光互补发电系统控制技术的现状和发展趋势进行了综述，探讨了未来的研究方向和挑战。随着全球能源需求的增加，对清洁、可再生的能源的需求也日益增长。风能和太阳能作为两种重要的可再生能源，具有广泛的应用前景。风光互补发电系统结合了风能和太阳能的优点，能够实现能源的互补，提高能源利用率。控制技术是风光互补发电系统的核心，对于保证系统的稳定运行和优化性能具有重要意义。本文主要对风光互补发电系统控制技术的现状和发展趋势进行综述。风光互补发电系统的控制技术主要包括对光伏电池、风力发电机、储能电池和功率转换器的控制。根据不同的控制目标和策略，可以分为电压型控制、电流型控制、最大功率点跟踪控制等。风光互补发电系统主要包括光伏电池、风力发电机、储能电池和功率转换器等部件。光伏电池通过光电效应将光能转化为电能；风力发电机通过风能驱动扇叶转动，进而驱动发电机产生电能；储能电池用于储存电能，以供系统需要时使用；功率转换器则将产生的电能进行转换，以满足不同设备的用电需求。电压型控制是一种常见的风光互补发电系统控制策略，主要通过控制逆变器的电压幅值和相位来实现对系统的控制。在并网状态下，电压型控制通过调节逆变器的输出电压，使其与电网电压保持一致，实现系统的稳定运行。电流型控制主要通过控制逆变器的电流幅值和相位来实现对系统的控制。在并网状态下，电流型控制通过调节逆变器的输出电流，使其与电网电流保持一致，实现系统的稳定运行。最大功率点跟踪控制是一种优化控制方法，旨在使风光互补发电系统在各种环境下都能实现最大的功率输出。该控制方法通过实时监测环境条件和系统运行状态，动态调整系统的运行参数，使系统始终保持在最佳的运行状态。直接功率控制是一种针对功率转换器的控制技术，通过直接调节功率转换器的输入功率来实现对系统的控制。该控制技术具有简单直观的优点，但同时也存在一定的能源损耗。间接功率控制是一种通过对逆变器进行控制来实现对系统功率调节的控制技术。该控制技术可以通过调节逆变器的电压和电流幅值来实现对系统功率的间接控制，具有较少的能源损耗。智能控制是一种基于现代控制理论和技术实现的控制技术，通过建立复杂的数学模型来实现对系统的优化控制。智能控制具有高度的自适应性和灵活性，能够在各种复杂环境下实现高效的控制系统性能优化。风光互补发电系统控制技术是保证系统稳定运行和提高性能的关键。目前，已有很多研究致力于优化风光互补发电系统的控制策略和方法，以实现更高的能源利用率和系统稳定性。然而，仍存在许多未解决的问题和挑战，如如何提高系统的自适应性和鲁棒性，如何降低控制成本和提高效率等。因此，未来的研究应聚焦于创新性的控制技术和应用，以进一步推动风光互补发电技术的发展。能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，主要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。据国内有关资料报道，运行的风光互补发电系统有：西藏纳曲乡离格村风光互补发电站、用于气象站的风能太阳能混合发电站、太阳能风能无线电话离转台电源系统、内蒙微型风光互补发电系统等。风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。(1)风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；(2)光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；(3)逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；(4)控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；(5)蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。●利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性；●通过合理地设计与匹配，可以基本上由风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。中国现有9亿人口生活在农村，其中5%左右还未能用上电。在中国无电乡村往往位于风能和太阳能蕴藏量丰富的地区。因此利用风光互补发电系统解决用电问题的潜力很大。采用已达到标准化的风光互补发电系统有利于加速这些地区的经济发展，提高其经济水平。另外，利用风光互补系统开发储量丰富的可再生能源，可以为广大边远地区的农村人口提供最适宜也最便宜的电力服务，促进贫困地区的可持续发展。我国已经建成了千余个可再生能源的独立运行村落集中供电系统，但是这些系统都只提供照明和生活用电，不能或不运行使用生产性负载，这就使系统的经济性变得非常差。可再生能源独立运行村落集中供电系统的出路是经济上的可持续运行，涉及到系统的所有权、管理机制、电费标准、生产性负载的管理、电站政府补贴资金来源、数量和分配渠道等等。但是这种可持续发展模式，对中国在内的所有发展中国家都有深远意义。世界上室外照明工程的耗电量占全球发电量的12%左右，在全球日趋紧张的能源和环保背景下，它的节能工作日益引起全世界的关注。基本原理是：太阳能和风能以互补形式通过控制器向蓄电池智能化充电，到晚间根据光线强弱程度自动开启和关闭各类led室外灯具。智能化控制器具有无线传感网络通讯功能，可以和后台计算机实现三遥管理(遥测、遥讯、遥控)。智能化控制器还具有强大的人工智能功能，对整个照明工程实施先进的计算机三遥管理，重点是照明灯具的运行状况巡检及故障和防盗报警。●小区(广义)道路照明工程(小区路灯/庭院灯/草坪灯/地埋灯/壁灯等)。已被开发的新能源新光源室外照明工程有：风光互补led智能化路灯、风光互补led小区道路照明工程、风光互补led景观照明工程、风光互补led智能化隧道照明工程、智能化led路灯等。我国部分地区的航标已经应用了太阳能发电，特别是灯塔桩，但是也存在着一些问题，最突出的就是在连续天气不良状况下太阳能发电不足，易造成电池过放，灯光熄灭，影响了电池的使用性能或损毁。冬季和春季太阳能发电不足的问题尤为严重。天气不良情况下往往是伴随大风，也就是说，太阳能发电不理想的天气状况往往是风能最丰富的时候，针对这种情况，可以用以风力发电为主，光伏发电为辅的风光互补发电系统代替传统的太阳能发电系统。风光互补发电系统具有环保、无污染、免维护、安装使用方便等特点，符合航标能源应用要求。在太阳能配置满足春夏季能源供应的情况下，不启动风光互补发电系统；在冬春季或连续天气不良状况、太阳能发电不良情况下，启动风光互补发电系统。由此可见，风光互补发电系统在航标上的应用具备了季节性和气候性的特点。事实证明，其应用可行、效果明显。高速公路道路摄像机通常是24小时不间断运行，采用传统的市电电源系统，虽然功率不大，但是因为数量多，也会消耗不少电能，采用传统电源系统不利于节能；并且由于摄像机电源的线缆经常被盗，损失大，造成使用维护费用大大增加，加大了高速公路经营单位的运营成本。应用风光互补发电系统为道路监控摄像机提供电源，不仅节能，并且不需要铺设线缆，减少了被盗了可能，有效防盗。但是我国有的地区会出现恶劣的天气情况，如连续灰霾天气，日照少，风力达不到起风风力，会出现不能连续供电现象，可以利用原有的市电线路，在太阳能和风能不足时，自动对蓄电池充电，确保系统可以正常工作。国内许多海岛、山区等地远离电网，但由于当地旅游、渔业、航海等行业有通信需要，需要建立通信基站。这些基站用电负荷都不会很大，若采用市电供电，架杆铺线代价很大，若采用柴油机供电，存在柴油储运成本高，系统维护困难、可靠性不高的问题。要解决长期稳定可靠地供电问题，只能依赖当地的自然资源。而太阳能和风能作为取之不尽的可再生资源，在海岛相当丰富，太阳能和风能在时间上和地域上都有很强的互补性，海岛风光互补发电系统是可靠性、经济性较好的独立电源系统，适合用于通信基站供电。由于基站有基站维护人员，系统可配置柴油发电机，以备太阳能与风能发电不足时使用。这样可以减少系统中太阳电池方阵与风机的容量，从而降低系统成本，同时增加系统的可靠性。风光互补抽水蓄能电站是利用风能和太阳能发电，不经蓄电池而直接带动抽水机实行不定时抽水蓄能，然后利用储存的水能实现稳定的发电供电。这种能源开发方式将传统的水能、风能、太阳能等新能源开发相结合，利用三种能源在时空分布上的差异实现期间的互补开发，适用于电网难以覆盖的偏远地区，并有利于能源开发中的生态环境保护。虽然与水电站相比成本电价略高，但是可以解决有些地区小水电站冬季不能发电的问题，所以采用风光互补抽水蓄能电站的多能互补开发方式具有独特的技术经济优势，可作为某些满足条件地区的能源利用方案。的应用向全社会生动展示了风能、太阳能新能源的应用意义，推动我国节能环保事业的发展，促进资源节约型和环境友好型社会的建设，具有巨大的经济、社会和环保效益。风光互补发电系统是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电户地区及海岛，在远离大电网，处于无电状态、人烟稀少，用电负荷低且交通不便的情况下，利用本地区充裕的风能、太阳能建设的一种经济实用性发电站风光互补发电系统解决方案主要应用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区的供电。风光互补发电系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。风能和太阳能都是清洁能源，随着光伏发电技术、风力发电技术的日趋成熟及实用化进程中产品的不断完善，为风光互补发电系统的推广应用奠定了基础。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展，促进资源节约型和环境友好型社会的建设。相信随着设备材料成本的降低、科技的发展、政府扶持政策的推出，该清洁、绿色、环保的新能源发电系统将会得到更加广泛的应用。风力发电机是将风力机的机械能转化为电能的设备。风力发电机分为直流发电机和交流发电机。(1)直流发电机。电励磁直流发电机。该类发电机分自励、它励和复励三种形式，小型直流发电系统一般和蓄电池匹配使用，装置容量一般为1000w以下。永磁直流发电机。这种发电机与电励磁式直流发电机相比结构简单，其输出电压随风速变化，需在发电机和负载间增加蓄电池和控制系统，通过调节控制系统占空比来调节输出电压。由于直流发电机构造复杂、价格昂贵，而且直流发电机带有换向器和整流子，一旦出现故障，维护十分麻烦，因此在实际应用中此类风力发电机较少采用。(2)交流发电机。交流发电机分：同步发电机和异步发电机。同步发电机在同步转速时工作，同步转速是由同步发电机的极数和频率共同决定，而异步发电机则是以略高于同步发电机的转速工作。主要有无刷爪极自励发电机、整流自励交流发电机、感应发电机和永磁发电机等。在小型风力发电系统中主要使用三相永磁同步发电机。三相永磁同步发电机一般体积较小、效率较高、而且价格便宜。永磁同步发电机的定子结构与一般同步电机相同，转子采用永磁结构，由于没有励磁绕组，不消耗励磁功率，因而有较高的效率。另外，由于永磁同步发电机省去了换向装置和电刷，可靠性高，定子铁耗和机械损耗相对较小，使用寿命长。光伏电池是直接将太阳能转换为电能的器件，其工作原理是：当太阳光辐射到光伏电池的表面时，光子会冲击光伏电池内部的价电子，当价电子获得大于禁带宽度eg的能量，价电子就会冲出共价键的约束从价带激发到导带，产生大量非平衡状态的电子-空穴对。被激发的电子和空穴经自由碰撞后，在光伏电池半导体中复合达到平衡。蓄电池作为风光互补发电系统的储能设备，在整个发电系统中起着非常重要的作用。由于自然风和光照是不稳定的，在风力、光照过剩的情况下，存储负载供电多余的电能，在风力、光照欠佳时，储能设备蓄电池可以作为负载的供电电源;蓄电池具有滤波作用，能使发电系统更加平稳的输出电能给负载;另外，风力发电和光伏发电很容易受到气候、环境的影响，发出的电量在不同时刻是不同的，也有很大差别。作为它们之间的“中枢”，蓄电池可以将它们很好的连接起来，可以将太阳能和风能综合起来，实现二者之间的互补作用。常用蓄电池主要有铅酸蓄电池、碱性镍蓄电池和镉镍蓄电池。随着电储能技术的不断发展，产生了越来越多新的储能方式，如超导储能、超级电容储能、燃料电池等。由于造价便宜、使用简单、维修方便、原材料丰富，而且在技术上不断取得进步和完善，因此在小型风力发电及光伏发电中铅酸蓄电池已得到广泛的应用。本文设计的智能型风光互补发电系统采用铅酸蓄电池作为储能设备。风力资源还是太阳能资源都是不确定的，由于资源的不确定性，风力发电和太阳发电系统发出的电具有不平衡性，不能直接用来给负载供电。为了给负载提供稳定的电源，必须借助蓄电池这个“中枢”才能给负载提供稳定的电源，由蓄电池、太阳能电池板、风力发电机以及控制器等构成的智能型风光互补发电系统能将风能和太阳能在时间上和地域上的互补性很好的衔接起来。风光互补控制器由主电路板和控制电路板两部分组成。主电路板主要包括不控整流器、dc/dc变换器、防反充二极管等。控制电路板中的控制芯片为pic16f877a单片机，它负责整个系统的控制工作，是控制核心部分，其外围电路包括电压、电流采样电路，功率管驱动电路，保护电路，通讯电路，辅助电源电路等。风力发电机输出的三相交流电接u、v、w，经三相不控整流器整流和电容c0稳压后给蓄电池充电。sp、sn分别为太阳能电池板的正、负极接线端子，d1为防反充二极管，其作用是防止蓄电池电压和风力发电机的整流电压对太阳能电池阵列反向灌充，确保太阳能电池的单向导电性。r0是风力发电机的卸荷电阻，当风速过高时，风力发电机输出电压大于蓄电池过充电压，单片机输出脉冲(pwm)来控制q3开通，使多余的能量被消耗在卸荷电阻上，从而保护蓄电池。二极管d2和保险丝f1是为了防止蓄电池接反，当蓄电池接反时，蓄电池通过d2与f1构成短路回路，烧毁保险丝而切断电路，从而保护控制器和蓄电池。主电路中间部分是两个输出并联的buck型dc/dc变换器，为了抑制mosfet管因过压、du/dt或者过流、di/dt产生的开关损耗，本设计的dc/dc变换器采用具有缓冲电路的buck变换器。主电路是由两个互相独立输出端并联的buck电路组成，一路是光伏发电系统主电路，一路是风力发电系统主电路。缓冲电路由于电路中存在分布电感和感性负载，当mos管关断时，将会在mos管上产生很大的浪涌电压。为了消除浪涌电压的危害，提高mos管工作可靠性和效率，常用的方法是使用缓冲电路。随着社会的发展和能源的短缺，高科技和新技术得到广泛的应用。新能源的发展和开发是人类发展的趋势。风能和太阳能必将在这个资源稀缺的年代得到大力推广和使用。我国可以在这方面努力，争取在新能源方面走在世界的前列。随着全球对可再生能源需求的日益增长，风光互补发电系统在能源领域中占据了越来越重要的地位。这种系统结合了风能和太阳能的优点，旨在提供稳定、高效且环保的电力供应。然而，风光互补发电系统面临着多种复杂的问题，如风速和光照强度的波动性、电力储存技术的限制等。解决这些问题，关键在于实现风光互补发电系统的协调控制。风光互补发电系统的协调控制主要涉及两个方面：一是不同类型能源的互补性，二是不同系统组件的协调性。从能源类型上看，风能和太阳能是两种具有互补性的可再生能源。在一天中，风能和太阳能的供应通常不会同时达到峰值。例如，在清晨和傍晚，太阳光照强度降低，但风速可能会增强；而在中午，太阳光照最强，风速却可能减弱。这种能源供应的互补性使得风光互补发电系统能够在不同时间段内提供相对稳定的电力输出。然而，要实现风光互补发电系统的协调控制，还需要系统内部各个组件的协调性。这包括对风力发电机组、太阳能电池板、电力储存设备