风力发电的MPPT快速响应控制方法.pdfVIP

第 25 卷 　第 2 期 太　阳　能　学　报 Vol25 , No2 2004 年 4 月 　　　　　　　　　　　　　 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA 　　　　　　　　　　　　　 Apr. , 2004 文章编号 : (2004) 风力发电的MPPT 快速响应控制方法 贾要勤 , 曹秉刚 , 杨仲庆 (西安交通大学机械电子工程系 , 西安 710049) ( 摘 　要 : 为了提高风力发电的能量转换效率 , 根据风车的空气动力特性 , 要用到最大功率点追踪 Maximum Power Point ) Tracking , MPPT 控制方法 。作者开发了一种新的 MPPT 控制方法 , 和以往的 MPPT 控制方法相比, 主要不同之处是 : ( 1) 追踪步长根据风速的变化而变化 , 即变扰动 MPPT 控制方式 ; (2) 为了消除逆变器死区所造成的风车功率波动影响 , MPPT 控制周期和发电机的转速是同步的; (3) 电磁转矩对风车转速实行完全控制 , 即在适当的时候 , 给风车提供能量 使其加速 , 使风车转速能跟踪快速变化的风速 ; (4) 在 MPPT 的输出端使用低通滤波器来平滑风车转速控制的指令值 。 实验结果表明, 本方法可以跟踪 02Hz 快速变化的风速 , 和传统的 MPPT 控制方法相比, 当风速快速变动时 , 可以显著 增加发电量 , 从而提高了风力发电的效率 。 关键词 : 风力发电; 可再生能源 ; 最大功率点追踪控制 ; 变速发电; 电力电子 中图分类号 : TK8 　　　　文献标识码 : A 发电系统等等[7 ] 。总之 , 以上所介绍的研究都是将 0 　引　言 问题集中在如何从风力资源中获取最大的能量 。但 近年来 , 风力、太阳能、燃料电池等新型能源 是它们有的控制方法较复杂[1～5 ] , 有的还需要额外 的研究开发受到人们的普遍重视 , 主要是因为以下 的硬件设备[6 ,7 ] 。 两点原因: 环境污染问题与将来传统的矿石能源的 本文提出的风力发电系统使用较简单的硬件设 短缺 。 备 , 采用改进的 MPPT 控制方法 , 就能达到快速 、 通常 , 这类的可再生能源都是分布式的, 且随 稳定的风车最大功率点追踪控制 , 并具有较高的能 气象条件的变化而变化 。如何将这些新型的自然能 量变换效率 。本文的主要内容为 : 第 1 节提出了风 源转化为可供生产、生活使用的电能 , 人们已经做 力发 电系统的构成 ; 第 2 节提出了变转速扰动的 了许多的研究。考虑风速短期预报的随机特性 , 开 MPPT 追踪控制方案 ; 第 3 节提出了发电机转速同 发了一种统计模型[1 ] , 以保证发电装置在单位小时 步 MPPT 控制方法 ; 第 4 章提出了风车转速完全控 运行方案中能达到安全运行的目的; 优化发电和储 制方法 ; 第 5 节提出了 MPPT 控制器的低通滤波器 电设备的容量 , 来降低独立运行的风力发电、太阳 设计方案 ; 第 6 节给