應用于風電轉換的最大功率跟蹤系統(tǒng)的設計(編輯修改稿)
2025-07-27 01:25 本頁面
【文章內容簡介】 （12）因此，函數(shù)P(D) 有與風電機最優(yōu)功率重合的單值極點，并且由控制定律（5）進行的DC/DC變換器占空比的調整確保了風電機在任何風速下收斂于最優(yōu)功率。圖 5 MPP跟蹤過程功率最大化過程如圖5 所示。因為占空比的調節(jié)跟隨dP/dD的導向，故在風電機特性高速段占空比增加，這將導致電機轉速下降、功率增加，直至達到最優(yōu)功率。相似的，當開始點位于低速段時，dP/dD的導向使得占空比減少，且又有轉速逐漸增加，故隨后收斂于最優(yōu)功率點。該方法也可以應用于交互DC/DC變換器結構的風電機輸出功率的最大化。1） Boost 變換器： ， 。2） Buckboost 變換器： ， 。3） Cuk 變換器： ， 。4） Flyback 變換器： ， 。如下式所示，基于風電機功率的增量測量而非絕對量測量的控制律（5）已實現(xiàn)，以減少測量發(fā)電機功率的傳感器精度的影響。 （13）其中為占空比在k1次的增量；、為kk2次相應的變換器的輸入功率；是決定對應最優(yōu)功率的收斂速度及精度的常數(shù)；且函數(shù)sign(x)定義如下Sign(x)=1, Sign(x)=1, x0 。 （14）電力電子接口該系統(tǒng)詳圖如圖6所示。風電機交流輸出電壓首先被三相全橋整流器轉換為直流，整流器輸出電容按下式計算： （15）其中為風電機負載阻值，f為風電機輸出電壓頻率，RF為整流器輸出電壓紋波系數(shù)。Buck型DC/DC變換器將輸入端直流高壓轉換為24V蓄電池電壓。續(xù)流二極管D是快速開關類型，與四個功率MOS管并聯(lián)，以適應變換器功率容量的需求。MOS管用來開關一個10的電阻性虛擬負載，由此限制風電機在嚴峻條件下的轉速。功率電感L及相應的輸入輸出電容值、C，其計算式如下[11]： （16） （17） （18）其中為DC/DC變換器開關頻率，為變換器輸出最大功率時的占空比，為電感電流汶波的峰峰值，為輸出電壓直流分量最大值，為輸出電壓紋波系數(shù)（一般), 為輸入電壓紋波系數(shù)（一般），為最大功率時變換器輸入電壓。圖 6 系統(tǒng)詳圖控制單元由以下部分組成：電池、Tntel 80C196KC 單片機、外置可擦可編程ROM（EPROM）、靜態(tài)RAM（SRAM）、與片上A/D轉換相連的由傳感器和放大器組成的接口電路，以及功率MOS管驅動芯片。、8位分辨率的片上脈寬控制(PWM)的輸出通過IR2104驅動芯片控制Buck中的功率MOS管，一個I/O端口引腳通過IR2121驅動芯片控制功率MOSFET開關虛擬負載，另一個I/O端口驅動液晶顯示器（LCD）,LCD顯示系統(tǒng)運行的各種參數(shù)。分壓器與基于運放（opamp）的電壓跟隨電路接口相連，測量風電機和電池的電壓。DC/DC變換器的輸入電流等于流過功率MOSFET的平均電流，此方波電流由單向電流傳感器測得。控制算法的流程圖見圖7。當受到監(jiān)測的電池電壓達到某預設點時，MPPT運行就會被掛起，以免電池堆過充。圖 7 MPPT算法將0%%相應的PWM占空比取值存儲于8位單片機寄存器。計算風電機輸出功率，將其值與迭代算法的功率初始值相比較。由比較結果顯示占空比變化量是否可補或者保持不變。隨后PWM輸出占空比適當變化，由此實現(xiàn)式（13）表達的控制定律。調整占空比之后，監(jiān)測風電機電壓；若高于最大預設限值，虛擬負載接至DC/DC變換器輸入端以免風電機超速。當風電機輸出電壓降至預設限值以下，虛擬負載則斷開
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