极地地区指地球的南北极地区,由于气候恶劣,极地地区受到人类活动的影响很小,科考价值极大。南北极地区气候条件恶劣,常年低温并伴有极昼极夜现象,罕有人迹,科考极其不便,所以抛弃式的科考设备更符合极地科考的要求。但是抛弃式设备最大的问题就是续航能力差,直接导致许多科考数据的丢失,严重影响到了极地科考工作的进行。本课题选用小型风光互补供电系统作为研究内容,来提高抛弃式设备的续航能力。小型风光互补供电系统安装方便,属于清洁能源,能够使风能和光能的能源供应互补,适用于极地地区。目前国内外对小型风光互补供电系统的研究有很多,作者在此基础上考虑到极地地区特殊的环境对小型风光互补供电系统进行了设计,并对风力发电机、太阳能板和蓄电池进行了选型。由于蓄电池的充放电能力受温度的影响很大,作者利用实验室的高低温实验柜模拟极地环境对蓄电池进行了不同低温下的充放电实验,研究了蓄电池在低温下的充放电特性,根据实验结果确定了对供电系统采用MPPT控制以增大蓄电池的充电接受能力的思路。本文根据南北极科考中选用的小型风力发电机、小型太阳能板,分别设计了与之相对应的Buck型DC/DC电路,提出了一种变步长占空比扰动观测法来实现风力发电系统和光伏发电系统的MPPT控制,并进行了仿真验证;设计了蓄电池储能系统和双DC/DC控制电路,并仿真验证了它的电量管理功能;设计了极地环境下风光互补的控制策略并对整个小型风光互补供电系统进行了仿真,仿真结果为实现极地环境下小型风光互补供电系统的MPPT控制奠定了基础。为了加快文中设计的小型风光互补供电系统的MPPT跟踪速度和减小最大功率点的震荡,考虑到风力发电和光伏发电系统的非线性,作者采用模糊控制算法对这两个系统分别设计了相应的模糊控制器,并对风力/光伏发电系统和小型风光互补供电系统分别进行了仿真验证,证明了模糊自适应控制的优越性;以南极中山站的气候数据为依据对该系统进行了供电可靠性分析,证明了其供电可靠性。研究了小型风光互补供电系统的控制器并进行了软硬件的设计。硬件设计包括风光互补主电路和控制电路,并对元器件进行了耐低温选择;软件设计包括系统的主程序、风/光MPPT控制子程序和外围采集电路程序。研究结果表明作者设计的极地环境下小型风光互补供电系统适用于极地科考中,文中设计的控制电路和控制方法能有效的提高供电系统的供电能力和抛弃式科考设备的续航能力,可以保证抛弃式设备在南北极地区的正常工作。