（哈尔滨理工大学荣成学院 山东省荣成市 264300）
摘要：本文对于传统汽车能源不清洁、不可持续利用等缺点，提出了风光互补的电动汽车模型设计，通过将风能、光能转化为电能作为汽车的能源，并通过单片机对汽车模型充电策略进行控制。设计分为硬件部分设计和软件部分设计。实验结果表明，在未来风光互补电动汽车具有较大的可行性，但风力发电模块体型较大的缺点是将来亟待解决的主要问题。
关键词：风光互补；电动汽车；控制策略
一、引言
大量使用化石燃料已经为人类生存环境带来严重的后果，造成极为严重的大气污染，因此开发利用可再生新能源以实现能源可持续发展是人类应对能源问题的最有有效方法之一。
风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的各自缺陷，而对于风能资源和太阳能资源较丰富的地区，风光互补无异是一种最佳选择。
二、硬件部分设计
系统硬件设计总体框图如图1所示。
1、风力发电模块
本设计采用MOTOR MCS-210H型号的风力发电机，该发电机发电电压高且电流较大，能够较好地完成对蓄电池的充电任务，但由于它体型较大，我们将风力发电模块做成风力发电站模型，并在与蓄电池连接过程中串联普通二极管IN4007，防止发生电流倒流。
2、整流器
整流器选用SEP KBP 307整流桥，可以承受最大为1000V电压以及3A的电流。在本实验中，充电过程所需电流不宜过大，即130mA，能够较好完成整流任务。
3、光伏发电模块
光伏发电模块选用参数为12V 3W的太阳能电池板，充电电流约为13mA,能较为有效地给电池充电。
4、稳压模块
本实验采用基于XL6009芯片的升降压模块（输入电压范围为5V-36V，输出电压范围为1.25-35V）。
5、控制系统
在本实验中，采用简单易编程、低功耗、高性能的STC89C52单片机进行控制，将继电器作为电路的实际开关，通过高低电平的转换实现电路的断通。
6、蓄电池组
蓄电池组是电动汽车的能源，关系到电动汽车能否稳定、可靠地运行，是电动汽车非常关键的环节。本实验所选蓄电池参数为12V 1.3A•h，根据有关资料，所需充电电流值约为电荷量大小的10%，即130mA。此外，蓄电池充电电流小有利于保护电池。
7、电动小车
由于市场上交流电机体型较大，不适合风光互补电动汽车模型的搭建，于是我们选择直流电机推动小车运行。
三、软件部分设计
软件设计程序流程图如图2所示。
首先对电源电压高低进行判断。
倘若电源电压不低于电源电压设定的上限值，风力发电系统与光伏发电系统同时停止工作；
若小于，则对风电和光电是否达到发电条件进行判断；
若两者都满足各自的发电条件，则同时工作；
若两者不同时满足相应的发电条件时分以下两种情况：
（1）风力发电电压满足电池充电电压，光电发电电压不满足时，仅风力发电进行充电工作。
（2）光伏发电电压满足电池充电电压，风电发电电压不满足时，仅光伏发电模块进行充电工作。
四、实验结果
实验成果如图3所示，由于风力发电机体型与发电量的关系难以满足实验目的的需要，把发电量作为主要考虑因素，体型作为次要考虑因素，将车载风力发电改为小型风力发电站。光伏发电模块发电稳定且易体型较小，因此，将光伏发电模块置于车顶，便于随时发电。风力发电模块发电电压如图4所示，在较好的风力条件下，稳压后的风力发电模块能保持稳定的输出电压13.7V。同理，光伏发电电压如图5所示，也为13.7V
五、结语
本实验通过单片机控制，运用风光互补发电技术，将所发出的电能应用于电动汽车的蓄电池中，减小了传统电动汽车充电过程中对电网带来的负荷,验证了未来风光互补汽车发展的可行性。
论文作者:杜可义,赵桢,曹静宇,韩旭,刘畅
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/4
标签：电压论文; 模块论文; 蓄电池论文; 风力发电论文; 风光论文; 电流论文; 光伏论文; 《电力设备》2017年第7期论文;