基于DSP28335的风光互补发电系统的优化设计

2 系统最大功率跟踪
由于风机和太阳能电池的功率输出曲线都具有非线性的特征，而且容易受外界环境和用电负荷的影响。因此，要提高风光互补发电系统的电能利用率，就需要控制系统不断的调整风机与太阳能板的功率输出点，使系统功率输出始终保持在最大功率点近。功率跟踪实质是对系统功率不断检测与调整的过程，通过对特定参数的检测与调节，使风机和太阳能电池实观最大功率的输出。文中采用了改进扰动法的最大功率跟踪策略，其既保留了传统扰动法硬件电路结构简单且容易实现的优点同时可以有效的提高跟踪精度减少系统振荡。改进扰动法最大功率跟踪具体的算法思想是将固定步长的跟踪变为可变步长的跟踪，通过对太阳能与风机整流后输出电压和电流的采集，计算得到此时的输出功率P(t)，然后对输出电压施加一个正向的扰动，计算得出施加扰动后的输出功率P(t+1)，然后对输出功率P(t)、P(t+1)做比较，若P(t+1)>P(t)，则说明施加的扰动方向是正确，可以按此扰动方向继续追踪最大功率点；若P(t)>P(t+1)，则说明施加的扰动方向是错误，需要改变扰动的方向。改进扰动法最大功率跟踪的流程图如图5所示。

控制流程图中d为输出PWM波形的占空比，△d为占空比扰动量，§为允许的误差范围值。通过对施加扰动前后电压的采集与功率的计算判断最大功率跟踪的方向是否正确，然后进行下一次的采集、计算和判断，如此循环直到找到最大功率点。系统最大功率的跟踪，就是通过不断地采集、计算和判断进行自寻优的一个过程。在开始时采用较大的步长跟踪，随着工作点不断的接近系统最大功率点，则逐渐地减小扰动步长直到跟踪到系统的最大功率点。采用变步长的扰动跟踪，可以使系统在较短的时间内追踪到最大功率点；同时在功率变化较小时采用小步长扰动跟踪，可以降低系统的稳态误差保证最大功率跟踪的跟踪速度与跟踪精度。

3 仿真分析
本文应用PSCAD电力系统仿真软件建立了永磁同步风力发电机和光伏电池的仿真模型并构建了基于改进扰动观察法的小型风光互补发电系统最大功率跟踪的仿真模型，如图6～8所示。

从图8中可以看出，改进的扰动观察法能很快地跟踪到系统最大功率点，太阳能的输出曲线基本保持平稳，风力发电机的输出曲线虽然出现了小幅度的波动但是由于风力发电系统容易受风速与风向的影响，其输出本身存在不稳定性所以出现小幅度波动是允许的。

4 实验结果
通过对DSP28335控制系统PWM输出信号的采集和DC／DC电路输出电压的检测可以看出在系统运用改进扰动观察法追踪最大功率的过程中，输出PWM的占空比是不断变化的，同时输出电压也随着占空比的变化而不断变化如图9和图10所示，可见基于改进扰动观察法的最大功率跟踪可以快速有效的追踪到系统的最大功率点。

5 结论
在传统的DC／DC电路的基础上采用了一种基于DSP28335的新型直流斩波电路，该直流斩波电路具有升降压功能且可以同时进行能量的双输入。同时在输入能量较低时仍能保证系统的正常工作，可以有效的提高电能的转换效率。同时采用以DSP28335为核心的控制系统可以使基于改进扰动法最大功率跟踪策略能准确迅速的跟踪到系统最大功率点，并通过仿真与实验验证了设计的正确性。