永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)改進(jìn)mppt控制方法的研究
劉智涯，曲延濱，林文品
（哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）信息科學(xué)與工程學(xué)院，威海264209）
摘要：文章提出了一種用于永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的改進(jìn)的****功率追蹤算法（mppt），研究了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和dc - dc環(huán)節(jié)上功率開關(guān)器件占空比之間的關(guān)系，結(jié)合發(fā)電機(jī)輸出功率的符號(hào)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了通過占空比調(diào)節(jié)以達(dá)到****功率跟蹤的目的。并對(duì)此算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)求證，同時(shí)通過matlab/simulink建模與仿真分析，驗(yàn)證了此改進(jìn)算法能夠顯著提高系統(tǒng)****功率跟蹤的快速性和穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：永磁直驅(qū)風(fēng)力機(jī)；****功率跟蹤；占空比
中圖分類號(hào)：tm315：tp391.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2010)04-0049-03
0引言
隨著全球常規(guī)能源的逐步衰竭，節(jié)能和可再生能源的利用成為了熱門課題。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于邊遠(yuǎn)地區(qū)供電系統(tǒng)以及并網(wǎng)系統(tǒng)中。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過采用高效率的功率轉(zhuǎn)換器件，以及根據(jù)當(dāng)前的大氣條件，控制風(fēng)機(jī)對(duì)****風(fēng)能的獲取，從而使得整體系統(tǒng)的造價(jià)大幅度的降低。
傳統(tǒng)的控制方法都是基于風(fēng)力機(jī)的****特性曲線或者通過測(cè)量出的風(fēng)速計(jì)算出期望的對(duì)應(yīng)于****功率的****轉(zhuǎn)速，并與實(shí)際的轉(zhuǎn)速比較，將偏差用于功率控制。然而，實(shí)際中無法提供高精度的****功率曲線，并且隨著風(fēng)機(jī)使用時(shí)間的增長(zhǎng)，****功率曲線也會(huì)發(fā)生改變。另外，測(cè)量風(fēng)速需要一個(gè)精確的風(fēng)速計(jì)，這樣一方面增加了系統(tǒng)成本，另一方面，由于風(fēng)尤其是陣風(fēng)的能量很難準(zhǔn)確描述，于是就霰要對(duì)風(fēng)速進(jìn)行精確測(cè)量，從而準(zhǔn)確反映風(fēng)的能量，為控制系統(tǒng)提供可靠的信息，這樣又增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性[1]。
本文為風(fēng)力機(jī)****功率點(diǎn)跟蹤( mppr)控制提供一種有效地解決方法，****功率點(diǎn)跟蹤過程為，通過測(cè)量風(fēng)力機(jī)輸出電壓和電流計(jì)算出風(fēng)力機(jī)輸出功率，并且通過比較連續(xù)采樣時(shí)間上的功率變化來直接調(diào)整dc - dc變換器的占空比，從而對(duì)風(fēng)力機(jī)輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)跟蹤風(fēng)力機(jī)的****輸出功率。因此，本文所采用的方法，既不需要知道風(fēng)力機(jī)的功率一轉(zhuǎn)速曲線，或者功率一風(fēng)速曲線，也不需要對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量，是一種高效實(shí)用低成本的方法。
1風(fēng)力機(jī)特性分析
風(fēng)力機(jī)從風(fēng)中捕獲的機(jī)械能可用下式表示：
定義如下：
式中，m為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速( rad/s)。
考慮發(fā)電機(jī)效率w。，則由風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的總的功率為：
風(fēng)力機(jī)在變風(fēng)速下的功率曲線如圖1所示。它表明，對(duì)每一個(gè)風(fēng)速，風(fēng)力機(jī)輸出功率曲線上都存在著一個(gè)****功率點(diǎn)，對(duì)風(fēng)力機(jī)負(fù)載的控制，能導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)輸出功率從一條曲線變到另一條曲線，但當(dāng)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速保持在一個(gè)****轉(zhuǎn)速時(shí)，葉尖速比的值恒為一常數(shù)。
2改進(jìn)的mppi算法
考慮風(fēng)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況，風(fēng)速隨著時(shí)間的變化較快，但風(fēng)力機(jī)存在慣性，使得風(fēng)力機(jī)輸出功率變化緩慢。因此，風(fēng)力機(jī)****功率點(diǎn)跟蹤控制可以通過調(diào)整 |
