CN101860058A - 基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器 - Google Patents

基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器 Download PDF

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王智灵
江国强
何淼
李书杰
陈宗海
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Abstract

本发明公开了一种基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，其特征是设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心；风力发电机输出的三相交流经整流滤波电路后，太阳能电池板输出的直流经防反向放电保护电路后分别通过DC/DC电路对蓄电池充电；控制中心检测电路中的电压电流，通过反馈补偿电路调制PWM信号，用以控制DC/DC的占空比。反馈补偿电路由电压检测电路、运放补偿电路、光耦传递电路组成，光耦传递电路的输出信号送入PWM发生器，以控制蓄电池的充电过程。本发明根据充电电压电流自动反馈补偿，使得控制器跟踪风能、太阳能输入的最大功率。

Description

基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器
技术领域
本发明为一种基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，涉及风能、太阳能等具有不确定性的能源的存储和利用的技术领域，本发明可用于风光能源互补路灯照明、风光能源互补道路监控、风光互补独立电源等领域。
背景技术
综合利用风能、光能的风光互补独立电源***为解决当前的能源危机和环境污染开辟了一条新的道路。在我国内陆大多数省份，尤其是中部一些省份，受到自然资源条件限制，风光互补***通常工作在低风速状态，此时，风光互补***的主要控制目标是如何将随机变化的风能和随时间变化的太阳能最大限度的转换为电能，即风能太阳能功率跟踪。
目前，风能太阳能充电主要通过DC/DC模块实现，在DC/DC的功率跟踪控制器中，其内部的开关频率、外部干扰输入电源和负载变化非常严重，闭环设计不仅要求对内部和外部干扰有很强抑制能力，保证输出静态精度，而且要有良好的动态响应。另一方面，即使当加载和运行的正常工作条件下环路可能是稳定的，但在接通瞬态变化时，也可能受到冲击而进入连续振荡。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，旨在通过基于反馈补偿的智能控制，将输入的风能交流信号和太阳能直流信号转化为稳定的电力输出，存储到蓄电池中，使之能直接对直流负载进行供电。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
本发明基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器的结构特点是：设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心；风力发电机输出的三相交流经整流滤波电路后、太阳能电池板输出的直流经防反向放电保护电路后，分别通过DC/DC电路对蓄电池充电；控制中心检测电路中的电压电流，通过反馈补偿电路调制PWM信号，并且控制所述DC/DC的占空比。
本发明基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器的结构特点也在于：
所述反馈补偿电路由电压检测电路、运放补偿电路、光耦传递电路组成，光耦传递电路的输出信号送入PWM发生器，控制蓄电池的充电过程。
所述电压检测电路是以分压电阻R2、R4构成电压信号检测端、以电压检测信号与运放参考端电压比较；所述运放补偿电路由TL431器件Q1及电阻R3、电容C3和C4构成。
所述反馈补偿电路的输出信号通过光耦U1隔离，并反馈到PWM发生器。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明通过负反馈补偿将输出电压反馈到DC/DC控制电路中，使得控制器能跟踪风能、太阳能输入功率，并形成稳定的电力输出。
2、本发明***结构简单、输出稳定、效率高，降低了对风光互补***对环境资源的要求，具有很强的实用性和推广性。
3、本发明可用于风光能源路灯照明、风光能源道路监控、风光能源独立电源等领域。
附图说明
图1为本发明结构框图。
图2为本发明控制模式方框图。
图3为本发明前向电路原理图。
图4为本发明反馈补偿电路原理图。
以下通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心，风力发电机的三相交流经整流滤波后，太阳能电池板的直流经防反向放电保护后，分别通过DC/DC电路对蓄电池充电；控制中心检测电路中的电压电流通过反馈补偿电路调制PWM信号，控制DC/DC的占空比，用以控制蓄电池的充电模式；通过检测蓄电池状态控制负载工作模式，并由显示模块指示电路当前状态。
参见图2，本实施例中，设置由LC滤波、DC/DC组成的前向电路和由电压检测、运放补偿、光耦传递组成的反馈补偿电路；反馈补偿电路输出到PWM发生器的比较端调制PWM信号，用于控制DC/DC的占空比，即控制DC/DC的工作状态。
图2所示，Vi为风能三相交流经整流电路后的电压或者太阳能直流经防方向放电保护电路后的电压，Vo为输出电压，亦即蓄电池的充电电压。前向电路包含功率传递的DC/DC模块KPwr和输出滤波模块KLC，KPwr由主电路拓扑决定；输出电压Vo经分压采样电路KFb后与参考电压Vref比较，经运放补偿电路KEa得到的控制信号由光耦隔离并传递到PWM发生器KMod的比较端，控制PWM信号调制，跟踪输入功率。
图3为图2所示电路结构的前向电路图。图3中，电感L1和电容C1组成LC滤波电路，开关管V1、V2、二极管V3、V4、变压器T1、二极管D1、D2组成Buck型主拓扑电路，电感L2和电容C2组成输出滤波电路。PWM发生器输出的控制信号从PWM1口及PWM2口输入。
图4为图2所示电路结构的反馈补偿电路图。图4中，输出电压Vo经反馈补偿电路后由光耦U1传递到PWM发生器的输入比较端。电阻R2、R4构成分压检测电路并与运放参考端比较，TL431器件Q1、电阻R3、电容C3、C4组成运放补偿电路，其零极点校正经由电阻R3、电容C3和电容C4完成，光耦U1起到隔离和信号传递的作用。

Claims (4)

1.基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，其特征是，设置用于监控电路状态并控制蓄电池充放电模式的控制中心；风力发电机输出的三相交流经整流滤波电路后、太阳能电池板输出的直流经防反向放电保护电路后，分别通过DC/DC电路对蓄电池充电；控制中心检测电路中的电压电流，通过反馈补偿电路调制PWM信号，并且控制所述DC/DC的占空比。
2.根据权利要求1所述的基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，其特征是，所述反馈补偿电路由电压检测电路、运放补偿电路、光耦传递电路组成，光耦传递电路的输出信号送入PWM发生器，控制蓄电池的充电过程。
3.根据权利要求1所述的基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，其特征是，所述电压检测电路是以分压电阻R2、R4构成电压信号检测端、以电压检测信号与运放参考端电压比较；所述运放补偿电路由TL431器件Q1及电阻R3、电容C3和C4构成。
4.根据权利要求1所述的基于反馈补偿的风光互补功率跟踪控制器，其特征是所述反馈补偿电路的输出信号通过光耦U1隔离，并反馈到PWM发生器。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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