徐金琨，李兆杰，徐國(guó)寧，杜曉偉

(1. 中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院，北京 100094；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100190)

1 引言

系留氣球是一種依靠氣囊內(nèi)氦氣獲得浮力，并用纜繩栓系在固定裝置上的浮空器，借助于系留纜繩、氣動(dòng)升力和靜浮力，系留氣球可在空中特定高度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間駐留[1]。相對(duì)于其它飛行器，系留氣球有著滯空時(shí)間長(zhǎng)、覆蓋范圍廣、機(jī)動(dòng)性能好、偵察能力強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

現(xiàn)有的系留氣球多采用系留纜繩供電方式[2]，即地面電網(wǎng)經(jīng)過升壓變換，利用系留纜繩中的電纜將電能由地面輸送到氣球上，這種地面供電的優(yōu)勢(shì)在于供電電量充足穩(wěn)定，對(duì)于升空高度較低的系留氣球來說是一種合理可靠的供電方案，但系留氣球想要突破現(xiàn)有的升空高度，地面供電的方式就顯現(xiàn)出了許多劣勢(shì)，地面輸電線纜重量隨著升空高度的增加也不斷增加，需要增加系留氣球的體積，且?guī)в须娎|的系纜易遭受雷電危害，增加了設(shè)計(jì)難度。此外，野外實(shí)驗(yàn)的地面供電條件常常無法滿足要求，高效利用風(fēng)能、太陽能等可再生資源彌補(bǔ)地面供電的不足已成為解決系留氣球供電問題的重要研究方向。

基于以上考慮，本文提出了一種新型系留氣球供電方案，采用光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和激光輸能聯(lián)合供電，蓄電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的多能源供電系統(tǒng)。目前，針對(duì)能源供電系統(tǒng)的仿真分析，較為常用的專業(yè)化分析軟件包括MATLAB、PSCAD、PSIM等，蘇建徽[3]、LI Zhengzhou[4]等對(duì)太陽電池的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了分析研究，并在太陽電池的U-I特性基礎(chǔ)上，給出了便于工程使用的數(shù)學(xué)模型。房澤平[5]、Thongam， J.S.[6]等對(duì)風(fēng)力發(fā)電的MPPT策略進(jìn)行了研究并通過建立仿真模型驗(yàn)證了可行性，張計(jì)科[7]、袁浩然[8]等對(duì)地面上風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)建立了MATLAB仿真模型并提出了相應(yīng)的控制策略。但上述仿真均在地面環(huán)境下開展，高空環(huán)境下常常無法得到地面電網(wǎng)的供電支持，因此需要結(jié)合高空環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行多能源仿真分析，并針對(duì)此供電系統(tǒng)提出一種合適的功率控制策略，最終通過MATLAB/SIMULINK驗(yàn)證了這種供電功率控制策略的可行性。

2 多能源供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系留氣球多能源供電系統(tǒng)位置示意圖如圖1所示，在系留氣球上、下方分別鋪設(shè)太陽電池與激光電池，上方的太陽電池用于接收太陽光照，下方的激光電池作為激光輸能接收裝置。風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置，固定于系留氣球尾部，電源控制器、鋰電池組等均置于系留氣球吊艙內(nèi)部。

圖1 系留氣球多能源供電系統(tǒng)位置示意圖

風(fēng)力發(fā)電部分采用風(fēng)力機(jī)耦合永磁發(fā)電機(jī)，電力電子接口采用不可控整流橋和DC-DC變換器結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)功率變換及調(diào)節(jié)，這種方式不需要使用測(cè)風(fēng)速裝置，可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。光伏發(fā)電部分和激光輸能部分也采用DC-DC變換器來實(shí)現(xiàn)功率變換與調(diào)節(jié)。光伏發(fā)電子系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)和激光輸能子系統(tǒng)均經(jīng)直流母線并聯(lián)向負(fù)載及蓄電池供電，DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)了不同能源供電的解耦，三種子系統(tǒng)可以單獨(dú)或同時(shí)向負(fù)載供電。能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 系留氣球多能源供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 多能源供電系統(tǒng)能量平衡

系留氣球工作包含錨泊狀態(tài)和非錨泊狀態(tài)，工作主要在非錨泊狀態(tài)下完成。在非錨泊狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)任務(wù)需要的重要保障是能源的不間斷供給，滿足整個(gè)飛行周期內(nèi)的功耗需求，在能量的產(chǎn)生與消耗之間實(shí)現(xiàn)能量平衡。正常狀態(tài)下，維持系留氣球工作所需要的能量應(yīng)來源于風(fēng)能與太陽能轉(zhuǎn)化的電能，在白天有光照條件下，系留氣球能源系統(tǒng)利用光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電以維持系留氣球正常運(yùn)行并儲(chǔ)存冗余電能，夜間利用風(fēng)力發(fā)電和蓄電池儲(chǔ)存的能量維持系留氣球正常工作。系留氣球的能量平衡是系留氣球在連續(xù)24小時(shí)所需能量總和小于或等于風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽電池一天內(nèi)產(chǎn)生的能量[9]。

系留氣球的總功率需求為

Ptotal=Ppayload+Pcontrol+Pother

(1)

式中Ptotal為總功率需求，Ppayload為載荷功率需求，Pcontrol為飛控系統(tǒng)功率需求，Pother為風(fēng)機(jī)等其它設(shè)備功率需求。

一天當(dāng)中風(fēng)能、太陽能在滿足系留氣球用電需求后儲(chǔ)存下的能量為

(2)

式中Psolar代表太陽電池的輸出功率，Pwind代表風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率。

一天之中蓄電池的供電能量為

(3)

要使系留氣球在正常天氣下連續(xù)工作，需滿足能量平衡關(guān)系式

Qstoηbat-Qbat≥0

(4)

式中ηbat為蓄電池充放電效率。根據(jù)能量平衡關(guān)系可以調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)、太陽電池的表面積、蓄電池容量等，以保證系留氣球的正常工作。

4 多能源供電系統(tǒng)功率控制策略

4.1 多能源供電系統(tǒng)復(fù)合控制策略

在系留氣球多能源供電系統(tǒng)中，風(fēng)速、光照、負(fù)載所需功率是隨時(shí)間變化的，因此各子系統(tǒng)存在多種組合供電模式。同時(shí)，各個(gè)子系統(tǒng)又存在著不同的運(yùn)行狀態(tài)，如光伏、風(fēng)力子系統(tǒng)可運(yùn)行在最大功率跟蹤和負(fù)載功率狀態(tài)，蓄電池存在作為負(fù)載(儲(chǔ)能)和作為電源(供電)兩種性質(zhì)。合理的協(xié)調(diào)控制策略可以根據(jù)實(shí)時(shí)氣象條件來控制各子系統(tǒng)的能量流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

系留氣球多能源供電系統(tǒng)能量控制的首要原則是滿足負(fù)載需求，其次是充分利用風(fēng)能和太陽能，盡可能減少對(duì)激光輸能所產(chǎn)生電能的使用量，同時(shí)還應(yīng)考慮對(duì)蓄電池的保護(hù)，避免過充和過放。其中風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的工作情況與天氣條件的關(guān)系十分密切，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電輸出的能量要與負(fù)載當(dāng)前所需的能量以及蓄電池的狀態(tài)相匹配，因此能量管理單元要適時(shí)調(diào)節(jié)各子系統(tǒng)的輸出功率，以保證系統(tǒng)的功率平衡和安全供電。因此本文制定了一種復(fù)合控制策略，其流程圖如圖3所示。

圖3 復(fù)合控制策略流程圖

圖3中，PW：風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率，PS：太陽電池輸出功率，PL：負(fù)載需求功率，PB：蓄電池最大充電功率，UB：蓄電池端電壓，UMAX：蓄電池端電壓上限，UMIN：蓄電池端電壓下限。

首先比較風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)和光伏發(fā)電子系統(tǒng)的輸出功率與負(fù)載所需功率的關(guān)系，若風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏電池發(fā)電功率之和大于負(fù)載需求，則檢測(cè)蓄電池端電壓是否達(dá)到端電壓上限，若已達(dá)到，則說明蓄電池電量已滿，為避免蓄電池過充，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電子系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)為恒壓控制，若未達(dá)到端電壓上限，繼續(xù)判斷風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏電池發(fā)電功率之和是否大于負(fù)載與蓄電池最大充電功率之和，是則啟動(dòng)負(fù)載功率跟蹤策略，避免蓄電池充電電流過大，否則啟動(dòng)最大功率跟蹤策略，在滿足負(fù)載功率需求前提下，剩余發(fā)電功率為蓄電池充電；若風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏電池發(fā)電功率之和小于負(fù)載需求，則檢測(cè)蓄電池端電壓是否達(dá)到端電壓下限，若未到達(dá)下限，說明蓄電池電量充足，蓄電池放電補(bǔ)足負(fù)載缺失功率，若到達(dá)下限，說明蓄電池電量不足，繼續(xù)放電有過放風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)應(yīng)開啟激光輸能補(bǔ)足負(fù)載缺失功率，并為蓄電池補(bǔ)電。

在風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)中，由于輸出功率隨著外界環(huán)境(風(fēng)速、光強(qiáng))的變化而變化，若想要充分利用風(fēng)能和太陽能，保證系統(tǒng)的效率，則必須進(jìn)行最大功率追蹤控制，使風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電的輸出功率為最大功率。

4.2 光伏發(fā)電子系統(tǒng)最大功率跟蹤策略

本文采用擾動(dòng)觀察法對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率跟蹤控制，以太陽電池輸出特性曲線為依據(jù)，原理圖如圖4所示。

圖4 擾動(dòng)觀察法原理圖

該方法的原理：通過采集當(dāng)前太陽電池的輸出電流和電壓，計(jì)算此時(shí)的輸出功率，在當(dāng)前輸出電壓上增加的一個(gè)擾動(dòng)量，即一個(gè)小的電壓分量，觀察擾動(dòng)變化后的輸出功率，將擾動(dòng)后的輸出功率與前一時(shí)刻的輸出功率作對(duì)比，若擾動(dòng)后的功率變大，則表明當(dāng)前擾動(dòng)方向正確，若功率變小，則說明當(dāng)前擾動(dòng)方向不正確，應(yīng)朝著相反的方向增加擾動(dòng)量，直至跟蹤到最大功率點(diǎn)。以圖4為例，如果A點(diǎn)為起始工作點(diǎn)，測(cè)得功率PA，施加正向擾動(dòng)測(cè)得B點(diǎn)功率PB，PB大于PA，所以需要繼續(xù)施加正向擾動(dòng)。如果D為起始工作點(diǎn)，測(cè)得D點(diǎn)功率PD，施加正向擾動(dòng)后測(cè)得E點(diǎn)功率PE，此時(shí)PE小于PD，則應(yīng)施加反向擾動(dòng)減小電壓，直至找到最大功率點(diǎn)M。工作流程圖如圖5所示。

圖5 擾動(dòng)觀察法流程圖

4.3 風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)最大功率跟蹤策略

本文采用功率信號(hào)反饋法對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行最大功率跟蹤，在已知風(fēng)力機(jī)的最優(yōu)功率-轉(zhuǎn)速曲線的前提下，當(dāng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速在某一固定值時(shí)，將該轉(zhuǎn)速在理論上所對(duì)應(yīng)的最大功率作為給定值，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率作為反饋，二者比較后的偏差經(jīng)PI控制器計(jì)算生成PWM信號(hào)，通過調(diào)節(jié)DC-DC變換器的開關(guān)閉合導(dǎo)通時(shí)間，使風(fēng)力供電系統(tǒng)輸出跟隨輸入的設(shè)定，從而沿著最優(yōu)功率-轉(zhuǎn)速曲線運(yùn)行，達(dá)到最大功率控制，其控制框圖如圖6所示。

圖6 風(fēng)力發(fā)電最大功率跟蹤控制框圖

最優(yōu)功率-轉(zhuǎn)速曲線如圖7所示，每個(gè)不同的風(fēng)速都對(duì)應(yīng)一條與該風(fēng)速所對(duì)應(yīng)的輸出功率曲線，每一條輸出功率曲線都存在一個(gè)最大功率點(diǎn)。該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速就是相對(duì)應(yīng)風(fēng)速下的最佳轉(zhuǎn)速，這些最大功率點(diǎn)所連成的曲線就是最優(yōu)功率-轉(zhuǎn)速曲線。

圖7 不同風(fēng)速下P與ω的關(guān)系曲線

4.4 負(fù)載功率跟蹤策略

因風(fēng)電、光伏、負(fù)載的變化具有隨機(jī)性，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電功率和光伏發(fā)電功率大于負(fù)載與蓄電池所需時(shí)，為防止蓄電池因充電電流過大而造成損壞，應(yīng)對(duì)蓄電池充電進(jìn)行控制，根據(jù)負(fù)載電流與蓄電池最大可接受的電流之和，結(jié)合蓄電池端電壓，可計(jì)算負(fù)載和蓄電池最大充電功率之和，通過調(diào)節(jié)DC-DC變換器的占空比分配風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的輸出功率，來實(shí)現(xiàn)功率平衡。以陽光充足、無風(fēng)的天氣情況為例，當(dāng)光伏輸出功率大于當(dāng)前負(fù)載功率與設(shè)定的蓄電池最大充電功率之和時(shí)，光伏子系統(tǒng)轉(zhuǎn)為負(fù)載功率跟蹤控制，此時(shí)光伏子系統(tǒng)控制框圖如圖8所示。

圖8 負(fù)載功率跟蹤控制框圖

4.5 恒壓控制策略

圖9 恒壓控制框圖

5 仿真模型

5.1 太陽電池模型

太陽電池的發(fā)電工作過程是利用可以吸收光的材料吸收光能，然后釋放電荷，將光能轉(zhuǎn)化為電能。太陽電池的工作原理是光生伏打效應(yīng)。

太陽電池容易受外界因素環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度的影響，實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的數(shù)學(xué)模型，一般是根據(jù)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)Uoc、Um、Isc、Im，來簡(jiǎn)化得到常用的工程數(shù)學(xué)模型[3]

(5)

C1、C2分別為

(6)

(7)

其中，Uoc為開路電壓，Um為最大功率點(diǎn)電壓，Isc為短路電流，Im為最大功率點(diǎn)電流。

5.2 風(fēng)力機(jī)模型

風(fēng)力發(fā)電的工作過程是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

加強(qiáng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)融合。信息技術(shù)既是現(xiàn)代高科技的核心，也是未來信息作戰(zhàn)的基本支撐，具有很強(qiáng)的軍民融合性。應(yīng)把國(guó)防動(dòng)員信息化建設(shè)納入地方數(shù)字化建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略，利用地方現(xiàn)有信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，擴(kuò)展國(guó)防動(dòng)員指揮網(wǎng)，建立軍地互聯(lián)共用的指揮通信網(wǎng)絡(luò);借助地方信息技術(shù)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，通過嫁接、移植等方式，把地方信息技術(shù)、信息資源等領(lǐng)域的創(chuàng)新成果融合到國(guó)防動(dòng)員建設(shè)中;加強(qiáng)情報(bào)信息中心、軍地情報(bào)協(xié)作機(jī)制建設(shè)，構(gòu)建軍地互動(dòng)、融合共享的大情報(bào)體系。

影響風(fēng)力機(jī)輸出功率的主要因素有葉尖速比λ、槳距角β、風(fēng)速v等，將槳距角和葉尖速比作為為風(fēng)能利用系數(shù)Cp的自變量，可得到非線性方程如下

(8)

式中葉尖速比λ與槳距角β之間的關(guān)系為

(9)

c1～c6是風(fēng)力機(jī)特性常數(shù)，c1=0.5176，c2=116，c3=0.4，c4=5，c5=21，c6=0.0068。

結(jié)合所得到的風(fēng)力機(jī)功率系數(shù)，風(fēng)力機(jī)實(shí)際得到的有功功率為

(10)

其中ρ為空氣密度，R為風(fēng)機(jī)葉片半徑。

5.3 整體模型搭建

根據(jù)各自模塊的相應(yīng)公式分別搭建了光伏電池模型和風(fēng)力機(jī)模型，風(fēng)力、光伏DC變換電路均采用Buck電路，激光輸能發(fā)電原理與太陽電池發(fā)電原理類似，但不同于光伏發(fā)電受光照因素影響較大，可以人為的設(shè)定其功率，在此發(fā)電系統(tǒng)模型中用理想電源替代。蓄電池采用SIMULINK自帶的蓄電池模塊，整體仿真模型如圖10所示。

圖10 整體仿真模型

6 仿真結(jié)果及分析

系留氣球主要供配電設(shè)備包括測(cè)控計(jì)算機(jī)、電源管理器、風(fēng)機(jī)、防風(fēng)罩風(fēng)機(jī)、排氣閥、各類傳感器、球上有效載荷等。選取一種典型系留氣球系統(tǒng)進(jìn)行分析：其峰值負(fù)載功率為3200W，但風(fēng)機(jī)、排氣閥、有效載荷等設(shè)備并不是長(zhǎng)期運(yùn)行，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，平均負(fù)荷為600W。

在MATLAB仿真電路中，選取風(fēng)力發(fā)電子系統(tǒng)額定功率為1kW，風(fēng)輪直徑3.2m，額定風(fēng)速8m/s，啟動(dòng)風(fēng)速3m/s，額定轉(zhuǎn)速360r/min，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.42kg·m2，定子繞組電阻0.55Ω，電感0.008H，轉(zhuǎn)子磁通0.48Wb，極對(duì)數(shù)為8。單個(gè)太陽電池組件開路電壓43.2V，短路電流6.16A，最大功率點(diǎn)處電壓35.6V，最大功率點(diǎn)處電流5.63A，最大功率約為200W，太陽電池陣列采用五個(gè)單體太陽電池組件并聯(lián)，蓄電池額定容量為200Ah，額定電壓33.6V。

6.1 最大功率跟蹤狀態(tài)仿真

通過調(diào)節(jié)風(fēng)速和光照條件來模擬外界條件的變化，初始時(shí)刻，外界風(fēng)速為6m/s，光照強(qiáng)度為1100W/m2，t=1s時(shí)風(fēng)速增大為7m/s，t=1.5s時(shí)光照強(qiáng)度下降到800W/m2，t=2s時(shí)刻風(fēng)速增大為8m/s，t=2.5s時(shí)刻光照強(qiáng)度回升到900W/m2，通過調(diào)節(jié)負(fù)載所需功率來模擬系留氣球設(shè)備功率變化情況，負(fù)載需求功率初始時(shí)刻為1000W，t=2s時(shí)大功率設(shè)備開啟，需求功率變?yōu)?500W，仿真結(jié)果如圖11所示。

從上圖可以看出，風(fēng)力發(fā)電輸出功率與風(fēng)速變化趨勢(shì)一致，光伏輸出功率與光照強(qiáng)度變化趨勢(shì)一致，兩個(gè)子系統(tǒng)均處于最大功率跟蹤狀態(tài)，在2s時(shí)刻之前，負(fù)載需求功率較小，風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電在滿足負(fù)載要求情況下還有剩余電量，剩余電量給蓄電池充電，2s之后，有大功率負(fù)載工作，風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電子系統(tǒng)輸出最大功率之和無法滿足負(fù)載需求，此時(shí)蓄電池與風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電聯(lián)合供電，放電補(bǔ)足缺失功率。

6.2 負(fù)載跟蹤狀態(tài)仿真

初始運(yùn)行時(shí)，風(fēng)速為6m/s，光照強(qiáng)度為800W/m2，t=1s時(shí)風(fēng)速變?yōu)?m/s，t=1.5s時(shí)光照強(qiáng)度變?yōu)?000 W/m2，t=2s時(shí)風(fēng)速變?yōu)?m/s，t=2.5s時(shí)光照強(qiáng)度變?yōu)?100W/m2，負(fù)載初始時(shí)刻所需功率為1500W，t=2s時(shí)所需功率變?yōu)?00W。仿真結(jié)果如圖12所示。

圖12 負(fù)載功率跟蹤控制仿真

從上圖可以看出，2s之前風(fēng)力子系統(tǒng)與光伏子系統(tǒng)均處于最大功率跟蹤狀態(tài)，兩個(gè)子系統(tǒng)輸出功率與天氣變化趨勢(shì)相一致，2s時(shí)刻，大功率負(fù)載關(guān)閉，此時(shí)蓄電池充電功率急劇增大，充電電流值到達(dá)設(shè)定的蓄電池最大可充電電流值，此時(shí)光伏子系統(tǒng)進(jìn)入負(fù)載功率跟蹤模式，光伏輸出功率不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增大，風(fēng)電子系統(tǒng)仍處于最大跟蹤模式，當(dāng)風(fēng)電輸出功率增大時(shí)，光伏輸出功率自動(dòng)下降，保證了蓄電池充電電流不超過最大范圍。

6.3 激光輸能開啟仿真

假定天氣條件為無風(fēng)無光，為加快仿真速度將蓄電池SOC設(shè)置為10.1%，以便蓄電池在放電過程中可以快速到達(dá)臨界點(diǎn)，轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式，仿真結(jié)果如圖13所示。

圖13 激光輸能仿真

當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間處于無風(fēng)、無陽光、不利于可再生能源產(chǎn)生的糟糕天氣狀態(tài)下時(shí)，靠蓄電池放電滿足負(fù)載需求，蓄電池電量不斷下降，在1.5s左右時(shí)刻蓄電池SOC下降到10%左右，此時(shí)應(yīng)開啟激光輸能，對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，并給蓄電池充電，以避免蓄電池出現(xiàn)過放。

7 結(jié)論

本文主要針對(duì)系留氣球傳統(tǒng)輸電方案中，輸電線纜重量隨升空高度增加而線性增加的問題，提出了一種系留氣球風(fēng)、光發(fā)電和激光輸能結(jié)合的新型多能源供電方式，充分利用清潔可再生資源，并相應(yīng)提出了此供電系統(tǒng)的一種合理的功率控制策略，并通過搭建MATLAB/SIMULINK模型驗(yàn)證了此策略的可行性，在不同的天氣條件下，供電系統(tǒng)可以穩(wěn)定的切換工作狀態(tài)，既滿足了負(fù)載的需求，又充分利用了可再生能源，還充分考慮到了蓄電池的保護(hù)，達(dá)到良好的功率互補(bǔ)效果。同時(shí)考慮到系留氣球在高空中位置較為固定的情況，采用了激光輸能這一無線輸能供電方式。這種供電系統(tǒng)的提出對(duì)突破現(xiàn)有系留氣球升空高度，實(shí)現(xiàn)超高空系留氣球駐空有較大意義。