CN103904692B - 风光互补离网、并网双模式系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风光互补离网、并网双模式系统。传统的并网式风光互补控制器中太阳能电池板大多采用固定式的供电模式，太阳电池板不能实时跟踪太阳光的入射角度，太阳能的利用率较低；并网回馈方式大多以电网电压作为回馈电流的给定，电网电压畸变会造成回馈电流中包含大量的谐波成份，造成电网污染。本发明组成包括：太阳能电池电路组和风力发电机组，所述的太阳能电池电路组和风力发电机组分别与DC‑DC升压稳压器（4）、三相逆变电路（5）依次相连。本发明用于风电、光电发电的互补。
Description
技术领域：
本发明涉及一种风电、光电发电互补离网、并网双模式的运行设备。
背景技术：
由于风能和太阳能在时间和地域上具有一定的互补性，白天太阳光照最强时风力较小，而傍晚基本无光照但一般风力较强，所以白天主要靠太阳能发电，而傍晚主要靠风力发电。传统的并网式风光互补控制器存在如下问题：（1）太阳能电池板大多采用固定式的供电模式，太阳电池板不能实时跟踪太阳光的入射角度，太阳能的利用率较低；（2）并网回馈方式大多以电网电压作为回馈电流的给定，电网电压畸变会造成回馈电流中包含大量的谐波成份，造成电网污染。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种风光互补离网、并网双模式系统。
本发明的目的是这样实现的：
一种风光互补离网、并网双模式系统，其组成包括：太阳能电池电路组和风力发电机组，所述的太阳能电池电路组和风力发电机组分别与DC-DC升压稳压器、三相逆变电路依次相连，所述的太阳能电池电路组和风力发电机组包括光耦TLP250构成的无级卸荷的驱动电路。
所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的太阳能电池电路组由光电检测电路、双轴电机驱动电路、双轴直流电机组成，所述的光电检测电路检测太阳入射光的方位角，所述的光电检测电路包括太阳能电池板自动跟踪装置和最大功率跟踪装置，通过控制所述的双轴直流电机的旋转，使太阳能电池板实时与太阳的照射方向垂直；所述的风力发电机组的风力发电机、永磁同步发电机、整流电路依次连接；所述的双轴电机驱动电路数字信号处理器TMS320LF2407来控制；PWM卸荷与所述的DC-DC升压稳压器中的蓄电池连接；所述的光耦TLP250构成无级卸荷的驱动电路，是指当PIC18-1检测蓄电池电压超过32V时，为了防止蓄电池过压而被损坏，故需要在蓄电池前加入卸荷电路，使多余的电能通过卸荷电阻和与之相连的功率开关管释放掉，使蓄电池电压在允许的工作范围内，即当电压霍尔检测蓄电池电压高于32V时，使RC1口输出低电平，而光耦输出高电平，驱动MOSFET功率开关管导通，蓄电池电压通过卸荷电阻、功率开关管流入大地，保证蓄电池工作在允许的电压范围内。
所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的DC-DC升压稳压器中的Boost升压斩波电路与所述的蓄电池充电器中的风力发电机组连接，所述的Boost升压斩波电路与电压霍尔一电路连接，所述的电压霍尔一电路与单片机PIC18-1连接，所述的单片机PIC18-1与驱动电路连接，所述的驱动电路与Boost升压斩波电路连接，所述的蓄电池设置在所述的风力发电机组与所述的Boost升压斩波电路之间，所述的蓄电池与电压霍尔二电路连接，所述的电压霍尔二电路与所述的单片机PIC18-1连接；
Boost升压斩波电路的输出电压检测是将电压霍尔采集的Boost升压斩波电路的电压信号接到PIC18-1的RA1/AN1口，将转换后的数字量与程序的给定值进行比较，经过PI调节，改变PWM信号的占空比，再通过驱动电路控制开关管的通断，使输出电压稳定在600V左右。
所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的三相逆变电路中包括三相离网电路和三相并网电路，所述的三相逆变电路中的逆变部分与所述的DC-DC升压稳压器中Boost升压斩波电路连接，所述的三相逆变电路与三相LC滤波单元连接，所述的三相LC滤波电路与所述的三相并网电路中的交流接触器二连接，过流保护电路与所述的三相逆变和所述的三相LC滤波电路之间的A线连接，所述的过流保护电路与单片机PIC18-2连接，所述的单片机PIC18-2与驱动电路连接，所述的驱动电路与所述的三相逆变电路连接；离网时三相逆变输出交流正弦电压反馈电路，通过220V/5V降压、整流、滤波处理后将交流电压转换成直流量，通过电阻分压后接入PIC18-2单片机RA2/AN2转换端口，将转换后的数字量与程序中的给定值进行比较，通过PI调节改变SPWM波的调制比，使输出电压跟随给定值，最终输出稳定的交流电压；并网时电网电压同步信号的获取是利用三相同步变压器从电网中获得一个幅值较小的正弦信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，通过PIC18-2捕获该方波的上升沿即得到电网电压的同步信号；并网逆变器输出三相电流取样电路如附图12所示，电流霍尔器件通过对交流电流隔离采样，输出端电阻R7将电流信号转换为一定的交流电压信号，经RC滤波、电压跟随处理后送入反相加法电路，得出U5A的输出电压为=R11(Vin/R9+V偏置/R10)，因为电阻R9=R10=R11，所以=( Vin+V偏置)，随后再经反向电路进行调整，得出器件U5B的输出电压为Vo=R13/R15，又因为电阻R13=R15，得出Vo=－=Vin+V偏置，该电路最后输出的是一个交流电压信号与一个正的偏置电压信号之和，以满足PIC18中AD模块对模拟量输入的要求。
所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的三相离网电路与所述的三相LC滤波电路连接，在所述的三相离网电路中电压霍尔三与所述的三相LC滤波电路和所述的交流接触器之间的A线和B线连接，交流接触器一与所述的三相LC滤波电路和所述的交流接触器二之间的A线、B线和C线连接，所述的交流接触器一与三相交流负载连接，所述的电压霍尔三连接到所述的单片机PIC18-2上。
所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的三相并网电路中所述的交流接触器二与电流霍尔采样三相输出电流电路、所述的A线、B线、C线连接，所述的电流霍尔采样三相输出电流单元与所述的单片机PIC18-2连接，三相同步变压器连接在所述的交流接触器二与所述的A线、B线、C线之间，所述的三相同步变压器连接三个过零比较电路，所述的过零比较电路通过电压锁相连接到所述的单片机PIC18-2上。
利用所述的风光互补离网、并网双模式系统进行风光互补离网、并网双模式运行方法，在太阳能电池板的朝阳面和被阳面分别安装了检测光照强度的光电池，在系统实时根据光电池反馈的电压值判断当前的光照强度，TMS320LF2407A根据采样光电池的电压值判断当前光照强度，决定是否继续跟踪；如果小于设定的光照强度，比如晚上或者阴天时，则系统停止跟踪，如果不小于设定的光照强度，则进行跟踪，使太阳能电池板自动跟踪装置的电机驱动单元开始运行，控制太阳能电池板转动，使之逐渐与太阳光线垂直，运行中对三相输出电流进行相位矫正。
所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，所述的在太阳能电池板的朝阳面和被阳面出各安装一只光电池，是把入射光线在与太阳能电池板平行的平面进行四象限分解，分为俯仰和水平两个方向，然后利用光电池在俯仰和水平方向进行光照强度检测；4只光电池分别安装在不透光的遮光板下面，俯仰光电池检测俯仰方向的光线入射方向偏差，水平光电池检测水平方向光线入射角度；四个光电池对称地放在所述的遮光板四周；所述的系统实时根据光电池反馈的电压值判断当前的光照强度是：当太阳光线与遮光板垂直时，两只光电池感光量相等，输出电压相等；当太阳光线角度略有偏移时，遮光板在同一方向的两个光电池上产生的阴影面积就会发生变化，两只光电池的感光量不相等，输出电压也不再相等，光线偏向于输出电压较大的光电池一侧；检测电路输出的电压送入TMS320LF2407的A/D口，判断出太阳光线偏向于同一对光电池中反馈电压高的一侧。
所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，对三相输出电流进行相位矫正；以A相为例，采用三相同步变压器得到A相一个幅值较小的正弦电压信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，将该方波信号送至单片机PIC18-2的捕获口CAP1，在捕获到方波信号的上升沿进入CAP中断处理子程序，然后将计算得到的周期值均分为200份，以均分后的值作为PWM周期寄存器的设定值，并以电网电压过零点作为同步信号，如附图18所示。此时，启动PWM周期中断，在PWM周期中断中利用电流霍尔对三相并网电流采样，利用Clark变换和Park变换将逆变器输出的三相电流ia、ib、ic转换为与电网电压同步的d-q轴坐标系下的id、iq；然后将指令电流i d *、i q *分别和id、iq比较得出差值，经PI调节、Clark和Park逆变换、扇区判断计算出电压矢量在相应扇区内相邻两种导通方式下开关管导通时间，经功放驱动开关管，从而实现电网电压和逆变器的输出电流同频、同相。
有益效果：
1.利用太阳能和风能互补，由于二者在时间上的互补性，使发电时间变长，提高了能源的利用率。
2.采用太阳能电池板自动跟踪装置和最大功率跟踪（MPPT）装置，保持太阳能电池板的最大功率输出。
3.本发明采用无级卸荷，在卸荷状态下，可以保证蓄电池电压在浮充电压附近，只是把多余的电能释放到卸荷电阻上，而且保证了蓄电池最佳充电特性，使得电能得到充分利用，并确保了蓄电池的寿命。
4.在并网模式下，利用数字锁相和SVPWM控制技术，使逆变器输出的三相交流电流时刻跟随电网电压的变化，保证了逆变电流对电网电压的跟踪特性，提高了功率因数。
5.本发明采用离网、并网双模式运行，可以随时在两种运行模式下切换，从而提高了装置的适应能力。
6.本发明的Boost升压斩波电路的输出电压检测是将电压霍尔采集的Boost升压斩波电路的电压信号接到PIC18-1的RA1/AN1口，将转换后的数字量与程序的给定值进行比较，经过PI调节，改变PWM信号的占空比，再通过驱动电路控制开关管的通断，使输出电压稳定在600V左右；离网时三相逆变输出交流正弦电压反馈电路如附图9所示，通过220V/5V降压、整流、滤波处理后将交流电压转换成直流量，通过电阻分压后接入PIC18-2单片机RA2/AN2转换端口，将转换后的数字量与程序中的给定值进行比较，通过PI调节改变SPWM波的调制比，使输出电压跟随给定值，最终输出稳定的交流电压；并网时电网电压同步信号的获取是利用三相同步变压器从电网中获得一个幅值较小的正弦信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，通过PIC18-2捕获该方波的上升沿即得到电网电压的同步信号；
并网逆变器输出三相电流取样电路如附图12所示，电流霍尔器件通过对交流电流隔离采样，输出端电阻R7将电流信号转换为一定的交流电压信号，经RC滤波、电压跟随处理后送入反相加法电路，得出U5A的输出电压为=R11(Vin/R9+V偏置/R10)，因为电阻R9=R10=R11，所以=( Vin+V偏置)，随后再经反向电路进行调整，得出器件U5B的输出电压为Vo=R13/R15，又因为电阻R13=R15，得出Vo=－=Vin+V偏置，该电路最后输出的是一个交流电压信号与一个正的偏置电压信号之和，以满足PIC18中AD模块对模拟量输入的要求。
本发明具有欠压保护的功能，欠压保护的实现是通过将电压霍尔采集到的蓄电池电压经LF353运算放大器跟随后，将电压值给数字信号处理器（PIC18-1）的AN0，与程序中的给定值比较来判断是否欠压，当电池欠压时系统停止工作。
本发明运行中，当电流超过一定值，本装置设置为0.3V，即30A时，单片机进入中断，停止输出PWM波；具体过程如下：如附图10所示，通过电流霍尔检测的三相逆变侧直流母线电流，经过电流霍尔输出端M的采样电阻后得到的电压信号接入电压比较器的同相输入端，与反相输入电压进行比较，当电路发生过流时，同相端的输入电压高于反相端的输入电压，输出端变为高电平，输出端与单片机PIC18-2的外部中断端口相连，当检测到高电平时单片机进入INT0外部中断子程序，延时2us后单片机停止发SPWM波，从而起到过流保护的目的。
本发明Boost升压稳压控制，蓄电池电压经Boost升压斩波环节，输出电压可达到600V，为了使输出电压稳定，需要对输出电压进行控制。把电压霍尔采集到的电压信号经PIC18-1单片机的A/D转换口，把模拟量转换为数字量，与程序中给定值进行比较，经过PI调节后，改变功率开关管的导通占空比，使输出电压稳定在600V。
本发明在离网状态下，三相逆变器各开关管采用双极性SPWM信号控制；离网时输出电压PI调节流程图如附图17所示，逆变器输出侧经LC滤波后的相电压应稳定在220V，用电压霍尔采样输出的相电压经整流分压后，把直流量给PIC18-2单片机的A/D转换口，将模拟量转换为数字量，与程序设定的给定值进行比较，每半个正弦波周期进行一次PI调节；当采样值小于给定值时，在下半个正弦波周期相应成比例的增加每个SPWM波的占空比；当采样值大于给定值时，在下半个正弦波周期相应成比例的减小每个SPWM波的占空比；从而使输出电压保持稳定。
为了保证输出电流与电网电压同频同相，实现最大功率输出，本发明对三相输出电流进行相位矫正；以A相为例，采用三相同步变压器得到A相一个幅值较小的正弦电压信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，将该方波信号送至单片机PIC18-2的捕获口CAP1，在捕获到方波信号的上升沿进入CAP中断处理子程序，然后将计算得到的周期值均分为200份，以均分后的值作为PWM周期寄存器的设定值，并以电网电压过零点作为同步信号，如附图18所示。此时，启动PWM周期中断，在PWM周期中断中利用电流霍尔对三相并网电流采样，利用Clark变换和Park变换将逆变器输出的三相电流ia、ib、ic转换为与电网电压同步的d-q轴坐标系下的id、iq；然后将指令电流i d *、i q *分别和id、iq比较得出差值，经PI调节、Clark和Park逆变换、扇区判断计算出电压矢量在相应扇区内相邻两种导通方式下开关管导通时间，经功放驱动开关管，从而实现电网电压和逆变器的输出电流同频、同相。
附图说明：
附图1 系统总体框图。
附图2 系统功率拓扑结构图。
附图3 太阳能电池板控制结构框图。
附图4 太阳能电池板光电池检测安装结构图。
附图5 无级卸荷电路。
附图6 蓄电池电压检测电路。
附图7 Boost升压斩波(DC-DC变换)电流连续时波形图。
附图8 Boost升压斩波功率管驱动电路。
附图9三相逆变离网时相电压检测电路。
附图10三相逆变过流保护电路。
附图11 三相逆变电路并网时电压锁相同步信号获取电路。
附图12三相逆变电路三相输出电流检测电路。
附图13 SVPWM矢量控制原理图。
附图14光电检测调整子程序流程图。
附图15 MPPT最大功率跟踪控制流程图。
附图16 三相逆变过流保护中断子程序流程图。
附图17 三相逆变离网时输出电压PI调节流程图。
附图18三相逆变并网时PIC18-2捕获中断（CAP）流程图。
附图19三相逆变并网时PWM中断电流矢量控制算法流程图。
附图20三相逆变离网时A相输出SPWM波形及LC滤波后波形。
附图21三相逆变并网时A相电网电压与同步信号波形。
附图22 三相逆变并网时A相电网电压与A相并网电流波形。
具体实施方式：
实施例1：
一种风光互补离网、并网双模式系统，其组成包括：蓄电池充电器1，所述的蓄电池充电器由太阳能电池电路组2和风力发电机组3组成，所述的太阳能电池电路组2和风力发电机组3分别与DC-DC升压稳压器4、三相逆变电路5依次相连。
实施例2：
根据实施例1所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的太阳能电池电路组由光电检测电路、双轴电机驱动电路、双轴直流电机组成，所述的光电检测电路检测太阳入射光的方位角，所述的光电检测电路包括太阳能电池板自动跟踪装置和最大功率跟踪装置，通过控制所述的双轴直流电机的旋转，使太阳能电池板实时与太阳的照射方向垂直；所述的风力发电机组由风力发电机、永磁同步发电机、整流电路依次连接组成；所述的双轴电机驱动电路数字信号处理器TMS320LF2407来控制；PWM卸荷与所述的DC-DC升压稳压器中的蓄电池连接。
实施例3：
根据实施例1所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的DC-DC升压稳压器中的Boost升压斩波电路与所述的蓄电池充电器中的风力发电机组连接，所述的Boost升压斩波电路与电压霍尔一电路连接，所述的电压霍尔一电路与单片机PIC18-1连接，所述的单片机PIC18-1与驱动电路连接，所述的驱动电路与Boost升压斩波电路连接，所述的蓄电池设置在所述的风力发电机组与所述的Boost升压斩波电路之间，所述的蓄电池与电压霍尔二电路连接，所述的电压霍尔二电路与所述的单片机PIC18-1连接。
实施例4：
根据实施例1所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的三相逆变电路中包括三相离网电路6和三相并网电路7，所述的三相逆变电路中的三相逆变与所述的DC-DC升压稳压器中Boost升压斩波电路连接，所述的三相逆变与三相LC滤波单元连接，所述的三相LC滤波单元与所述的三相并网电路中的交流接触器二连接，过流保护单元与所述的三相逆变和所述的三相LC滤波单元之间的A线连接，所述的过流保护单元与单片机PIC18-2连接，所述的单片机PIC18-2与驱动电路连接，所述的驱动电路与所述的三相逆变连接。
实施例5：
根据实施例1所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的三相离网电路与所述的三相LC滤波单元连接，在所述的三相离网电路中电压霍尔三与所述的三相LC滤波单元和所述的交流接触器之间的A线和B线连接，交流接触器一与所述的三相LC滤波单元和所述的交流接触器二之间的A线、B线和C线连接，所述的交流接触器一与三相交流负载连接，所述的电压霍尔三连接到所述的单片机PIC18-2上。
实施例6：
根据实施例1所述的风光互补离网、并网双模式系统，所述的三相离网电路与所述的三相LC滤波单元连接，在所述的三相离网电路中电压霍尔三与所述的三相LC滤波单元和所述的交流接触器之间的A线和B线连接，交流接触器一与所述的三相LC滤波单元和所述的交流接触器二之间的A线、B线和C线连接，所述的交流接触器一与三相交流负载连接，所述的电压霍尔三连接到所述的单片机PIC18-2上。
实施例7：
根据实施例1所述的风光互补离网、并网双模式系统，如附图1所示，系统由以数字信号处理器TMS320LF2407和PIC18F2331为核心组成，风力发电机输出的变压、变频的交流电经整流后与太阳能电池电路组发出的直流电一起给蓄电池供电，经DC-DC进行升压稳压处理后得到一个稳定的、高于电网电压峰值的直流电压，再经三相逆变器实现离网、并网双模式运行。
实施例8：
利用实施例1或2或3或4或5所述的风光互补离网、并网双模式系统进行风光互补离网、并网双模式运行方法，在太阳能电池板的朝阳面和被阳面分别安装了检测光照强度的光电池，在系统实时根据光电池反馈的电压值判断当前的光照强度，TMS320LF2407A根据采样光电池的电压值判断当前光照强度，决定是否继续跟踪；如果小于设定的光照强度，比如晚上或者阴天时，则系统停止跟踪，如果不小于设定的光照强度，则进行跟踪，使太阳能电池板自动跟踪装置的电机驱动单元开始运行，控制太阳能电池板转动，使之逐渐与太阳光线垂直。
实施例9：
实施例8所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，所述的在太阳能电池板的朝阳面和被阳面出各安装一只光电池，是把入射光线在与太阳能电池板平行的平面进行四象限分解，分为俯仰和水平两个方向，然后利用光电池在俯仰和水平方向进行光照强度检测；4只光电池分别安装在不透光的遮光板下面，俯仰光电池检测俯仰方向的光线入射方向偏差，水平光电池检测水平方向光线入射角度；四个光电池对称地放在所述的遮光板四周。
实施例10：
实施例8或9所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，其特征是：所述的系统实时根据光电池反馈的电压值判断当前的光照强度是：当太阳光线与遮光板垂直时，两只光电池感光量相等，输出电压相等；当太阳光线角度略有偏移时，遮光板在同一方向的两个光电池上产生的阴影面积就会发生变化，两只光电池的感光量不相等，输出电压也不再相等，光线偏向于输出电压较大的光电池一侧；检测电路输出的电压送入TMS320LF2407的A/D口，判断出太阳光线偏向于同一对光电池中反馈电压高的一侧。
实施例11：
实施例8或9或10所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，本发明采用光耦TLP250构成无级卸荷的驱动电路，如附图5所示。所述的无级卸荷控制是指当PIC18-1检测蓄电池电压超过32V时，为了防止蓄电池过压而被损坏，故需要在蓄电池前加入卸荷电路，使多余的电能通过卸荷电阻和与之相连的功率开关管释放掉，使蓄电池电压在允许的工作范围内。具体做法是：当电压霍尔检测蓄电池电压高于32V时，使RC1口输出低电平，而光耦输出高电平，驱动MOSFET功率开关管导通，蓄电池电压通过卸荷电阻、功率开关管流入大地，保证蓄电池工作在允许的电压范围内。
实施例12：
实施例8或9或10或11进行风光互补离网、并网双模式运行方法，Boost升压斩波电路的输出电压检测是将电压霍尔采集的Boost升压斩波电路的电压信号接到PIC18-1的RA1/AN1口，将转换后的数字量与程序的给定值进行比较，经过PI调节，改变PWM信号的占空比，再通过驱动电路控制开关管的通断，使输出电压稳定在600V左右；
离网时三相逆变输出交流正弦电压反馈电路如附图9所示，通过220V/5V降压、整流、滤波处理后将交流电压转换成直流量，通过电阻分压后接入PIC18-2单片机RA2/AN2转换端口，将转换后的数字量与程序中的给定值进行比较，通过PI调节改变SPWM波的调制比，使输出电压跟随给定值，最终输出稳定的交流电压；
并网时电网电压同步信号的获取是利用三相同步变压器从电网中获得一个幅值较小的正弦信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，通过PIC18-2捕获该方波的上升沿即得到电网电压的同步信号；
并网逆变器输出三相电流取样电路如附图12所示，电流霍尔器件通过对交流电流隔离采样，输出端电阻R7将电流信号转换为一定的交流电压信号，经RC滤波、电压跟随处理后送入反相加法电路，得出U5A的输出电压为=R11(Vin/R9+V偏置/R10)，因为电阻R9=R10=R11，所以=( Vin+V偏置)，随后再经反向电路进行调整，得出器件U5B的输出电压为Vo=R13/R15，又因为电阻R13=R15，得出Vo=－=Vin+V偏置，该电路最后输出的是一个交流电压信号与一个正的偏置电压信号之和，以满足PIC18中AD模块对模拟量输入的要求。
实施例13：
实施例8或9或10或11或12所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，本发明具有欠压保护的功能，欠压保护的实现是通过将电压霍尔采集到的蓄电池电压经LF353运算放大器跟随后，将电压值给数字信号处理器（PIC18-1）的AN0，与程序中的给定值比较来判断是否欠压，当电池欠压时系统停止工作。
实施例14：
实施例8或9或10或11或12或13所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，当电流超过一定值，本装置设置为0.3V，即30A时，单片机进入中断，停止输出PWM波；具体过程如下：如附图10所示，通过电流霍尔检测的三相逆变侧直流母线电流，经过电流霍尔输出端M的采样电阻后得到的电压信号接入电压比较器的同相输入端，与反相输入电压进行比较，当电路发生过流时，同相端的输入电压高于反相端的输入电压，输出端变为高电平，输出端与单片机PIC18-2的外部中断端口相连，当检测到高电平时单片机进入INT0外部中断子程序，延时2us后单片机停止发SPWM波，从而起到过流保护的目的。
实施例15：
实施例8或9或10或11或12或13或14所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，Boost升压稳压控制，蓄电池电压经Boost升压斩波环节，输出电压可达到600V，为了使输出电压稳定，需要对输出电压进行控制。把电压霍尔采集到的电压信号经PIC18-1单片机的A/D转换口，把模拟量转换为数字量，与程序中给定值进行比较，经过PI调节后，改变功率开关管的导通占空比，使输出电压稳定在600V。
实施例16：
实施例8或9或10或11或12或13或14或15所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，逆变器离网时输出稳压控制，在离网状态下，三相逆变器各开关管采用双极性SPWM信号控制；离网时输出电压PI调节流程图如附图17所示，逆变器输出侧经LC滤波后的相电压应稳定在220V，用电压霍尔采样输出的相电压经整流分压后，把直流量给PIC18-2单片机的A/D转换口，将模拟量转换为数字量，与程序设定的给定值进行比较，每半个正弦波周期进行一次PI调节；当采样值小于给定值时，在下半个正弦波周期相应成比例的增加每个SPWM波的占空比；当采样值大于给定值时，在下半个正弦波周期相应成比例的减小每个SPWM波的占空比；从而使输出电压保持稳定。
实施例17：
实施例8或9或10或11或12或13或14或15或16所述的进行风光互补离网、并网双模式运行方法，逆变器并网输出电流控制，为了保证输出电流与电网电压同频同相，实现最大功率输出，需要对三相输出电流进行相位矫正；以A相为例，采用三相同步变压器得到A相一个幅值较小的正弦电压信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，将该方波信号送至单片机PIC18-2的捕获口CAP1，在捕获到方波信号的上升沿进入CAP中断处理子程序，然后将计算得到的周期值均分为200份，以均分后的值作为PWM周期寄存器的设定值，并以电网电压过零点作为同步信号，如附图18所示。此时，启动PWM周期中断，在PWM周期中断中利用电流霍尔对三相并网电流采样，利用Clark变换和Park变换将逆变器输出的三相电流ia、ib、ic转换为与电网电压同步的d-q轴坐标系下的id、iq；然后将指令电流i d *、i q *分别和id、iq比较得出差值，经PI调节、Clark和Park逆变换、扇区判断计算出电压矢量在相应扇区内相邻两种导通方式下开关管导通时间，经功放驱动开关管，从而实现电网电压和逆变器的输出电流同频、同相。
Claims (4)
1.一种风光互补离网、并网双模式系统，其组成包括：太阳能电池电路组和风力发电机组，其特征是：所述的太阳能电池电路组和风力发电机组分别与DC-DC 升压稳压器、三相逆变电路依次相连，所述的太阳能电池电路组和风力发电机组包括光耦TLP250 构成的无级卸荷的驱动电路；
所述的太阳能电池电路组由光电检测电路、双轴电机驱动电路、双轴直流电机组成，所述的光电检测电路检测太阳入射光的方位角，所述的光电检测电路包括太阳能电池板自动跟踪装置和最大功率跟踪装置，通过控制所述的双轴直流电机的旋转，使太阳能电池板实时与太阳的照射方向垂直；所述的风力发电机组的风力发电机、永磁同步发电机、整流电路依次连接；所述的双轴电机驱动电路由数字信号处理器TMS320LF2407提供控制信号；PWM卸荷与所述的DC-DC 升压稳压器中的蓄电池连接；所述的光耦TLP250 构成无级卸荷的驱动电路，是指当PIC18-1 检测蓄电池电压超过32V 时，为了防止蓄电池过压而被损坏，故需要在蓄电池前加入卸荷电路，使多余的电能通过卸荷电阻和与之相连的功率开关管释放掉，使蓄电池电压在允许的工作范围内，即当电压霍尔检测蓄电池电压高于32V 时，使RC1口输出低电平，而光耦输出高电平，驱动MOSFET 功率开关管导通，蓄电池电压通过卸荷电阻、功率开关管流入大地，保证蓄电池工作在允许的电压范围内；
所述的DC-DC 升压稳压器中的Boost 升压斩波电路与所述的蓄电池充电器中的风力发电机组连接，所述的Boost 升压斩波电路与电压霍尔一电路连接，所述的电压霍尔一电路与单片机PIC18-1 连接，所述的单片机PIC18-1 与驱动电路连接，所述的驱动电路与Boost 升压斩波电路连接，所述的蓄电池设置在所述的风力发电机组与所述的Boost 升压斩波电路之间，所述的蓄电池与电压霍尔二电路连接，所述的电压霍尔二电路与所述的单片机PIC18-1 连接；
Boost 升压斩波电路的输出电压检测是将电压霍尔采集的Boost 升压斩波电路的电压信号接到PIC18-1 的RA1/AN1 口，将转换后的数字量与程序的给定值进行比较，经过PI调节，改变PWM 信号的占空比，再通过驱动电路控制开关管的通断，使输出电压稳定在600V；
所述的三相逆变电路中包括三相离网电路和三相并网电路，所述的三相逆变电路中的逆变部分与所述的DC-DC 升压稳压器中Boost升压斩波电路连接，所述的三相逆变电路与三相LC 滤波单元连接，所述的三相LC 滤波电路与所述的三相并网电路中的交流接触器二连接，过流保护电路与所述的三相逆变电路和所述的三相LC 滤波电路之间的A 线连接，所述的过流保护电路与单片机PIC18-2 连接，所述的单片机PIC18-2 与驱动电路连接，所述的驱动电路与所述的三相逆变电路连接；离网时三相逆变器输出的交流正弦电压，通过220V/5V 降压、整流、滤波处理后将交流电压转换成直流量，通过电阻分压后接入PIC18-2单片机RA2/AN2转换端口，将转换后的数字量与程序中的给定值进行比较，通过PI 调节改变SPWM 波的调制比，使输出电压跟随给定值，最终输出稳定的交流电压；并网时电网电压同步信号的获取是利用三相同步变压器从电网中获得一个幅值较小的正弦信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，通过PIC18-2 捕获该方波的上升沿即得到电网电压的同步信号；并网逆变器输出三相电流取样电路的电流霍尔器件通过对交流电流隔离采样，输出端电阻R7将电流信号转换为一定的交流电压信号，经RC 滤波、电压跟随处理后送入反相加法电路，得出U5A 的输出电压Vo 1=R11(Vin/R9+V偏置/R10)，因为R9=R10=R11，所以有，Vo 1=( Vin + V偏置)，随后再经反向电路进行调整，得出器件U5B 的输出电压为Vo=- Vo 1×R13/R15=-( Vin + V偏置) ×R13/R15，又因为电阻R13=R15，得出Vo= -（Vin+V偏置），该电路最后输出的是一个交流电压信号与一个负的偏置电压信号之和，以满足PIC18 中AD 模块对模拟量输入的要求。
2.根据权利要求1所述的风光互补离网、并网双模式系统，其特征是：所述的三相离网电路与所述的三相LC 滤波电路连接，在所述的三相离网电路中电压霍尔三与所述的三相LC 滤波电路和所述的交流接触器二之间的A 线和B 线连接，交流接触器一与所述的三相LC滤波电路和所述的交流接触器二之间的A 线、B 线和C 线连接，所述的交流接触器一与三相交流负载连接，所述的电压霍尔三连接到所述的单片机PIC18-2 上。
3.根据权利要求1所述的风光互补离网、并网双模式系统，其特征是：所述的三相并网电路中所述的交流接触器二与电流霍尔采样三相输出电流电路、所述的A 线、B 线、C 线连接，所述的电流霍尔采样三相输出电流单元与所述的单片机PIC18-2 连接，三相同步变压器连接在所述的交流接触器二与所述的A 线、B 线、C 线之间，所述的三相同步变压器连接三个过零比较电路，所述的过零比较电路通过电压锁相连接到所述的单片机PIC18-2 上。
4.一种利用权利要求1 或2 或3所述的风光互补离网、并网双模式系统进行风光互补离网、并网双模式运行方法，其特征是：在太阳能电池板的朝阳面和背阳面分别安装了检测光照强度的光电池，在系统实时根据光电池反馈的电压值判断当前的光照强度，TMS320LF2407A 根据采样光电池的电压值判断当前光照强度，决定是否继续跟踪；如果小于设定的光照强度，当晚上或者阴天时光照强度小于设定的光照强度，则系统停止跟踪，如果不小于设定的光照强度，则进行跟踪，使太阳能电池板自动跟踪装置的电机驱动单元开始运行，控制太阳能电池板转动，使之逐渐与太阳光线垂直，运行中对三相输出电流进行相位矫正；
所述的在太阳能电池板的朝阳面和背阳面处各安装一只光电池，是把入射光线在与太阳能电池板平行的平面进行四象限分解，分为俯仰和水平两个方向，然后利用光电池在俯仰和水平方向进行光照强度检测；4 只光电池分别安装在不透光的遮光板下面，俯仰光电池检测俯仰方向的光线入射方向偏差，水平光电池检测水平方向光线入射角度；四个光电池对称地放在所述的遮光板四周；所述的系统实时根据光电池反馈的电压值判断当前的光照强度是：
当太阳光线与遮光板垂直时，两只光电池感光量相等，输出电压相等；当太阳光线角度略有偏移时，遮光板在同一方向的两个光电池上产生的阴影面积就会发生变化，两只光电池的感光量不相等，输出电压也不再相等，光线偏向于输出电压较大的光电池一侧；检测电路输出的电压送入TMS320LF2407 的A/D 口，判断出太阳光线偏向于同一对光电池中反馈电压高的一侧；
对三相输出电流进行相位矫正；以A 相为例，采用三相同步变压器得到A 相一个幅值较小的正弦电压信号，经过零比较得到一个与电网电压同步的方波信号，将该方波信号送至单片机PIC18-2 的捕获口CAP1，在捕获到方波信号的上升沿进入CAP 中断处理子程序，然后将计算得到的周期值均分为200 份，以均分后的值作为PWM 周期寄存器的设定值，并以电网电压过零点作为同步信号，此时，启动PWM 周期中断，在PWM 周期中断中利用电流霍尔对三相并网电流采样，利用Clark 变换和Park 变换将逆变器输出的三相电流ia、ib、ic转换为与电网电压同步的d-q 轴坐标系下的id、iq；然后将指令电流id *、iq *分别和id、iq比较得出差值，经PI 调节、Clark 和Park 逆变换、扇区判断计算出电压矢量在相应扇区内相邻两种导通方式下开关管导通时间，经功放驱动开关管，从而实现电网电压和逆变器的输出电流同频、同相。
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