應(yīng)用于風(fēng)電轉(zhuǎn)換的最大功率跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-27 01:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （12）因此，函數(shù)P(D) 有與風(fēng)電機(jī)最優(yōu)功率重合的單值極點(diǎn)，并且由控制定律（5）進(jìn)行的DC/DC變換器占空比的調(diào)整確保了風(fēng)電機(jī)在任何風(fēng)速下收斂于最優(yōu)功率。圖 5 MPP跟蹤過(guò)程功率最大化過(guò)程如圖5 所示。因?yàn)檎伎毡鹊恼{(diào)節(jié)跟隨dP/dD的導(dǎo)向，故在風(fēng)電機(jī)特性高速段占空比增加，這將導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速下降、功率增加，直至達(dá)到最優(yōu)功率。相似的，當(dāng)開(kāi)始點(diǎn)位于低速段時(shí)，dP/dD的導(dǎo)向使得占空比減少，且又有轉(zhuǎn)速逐漸增加，故隨后收斂于最優(yōu)功率點(diǎn)。該方法也可以應(yīng)用于交互DC/DC變換器結(jié)構(gòu)的風(fēng)電機(jī)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(fēng)電機(jī)功率的增量測(cè)量而非絕對(duì)量測(cè)量的控制律（5）已實(shí)現(xiàn)，以減少測(cè)量發(fā)電機(jī)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(yīng)的變換器的輸入功率；是決定對(duì)應(yīng)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(fēng)電機(jī)交流輸出電壓首先被三相全橋整流器轉(zhuǎn)換為直流，整流器輸出電容按下式計(jì)算： （15）其中為風(fēng)電機(jī)負(fù)載阻值，f為風(fēng)電機(jī)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(zhuǎn)換為24V蓄電池電壓。續(xù)流二極管D是快速開(kāi)關(guān)類型，與四個(gè)功率MOS管并聯(lián)，以適應(yīng)變換器功率容量的需求。MOS管用來(lái)開(kāi)關(guān)一個(gè)10的電阻性虛擬負(fù)載，由此限制風(fēng)電機(jī)在嚴(yán)峻條件下的轉(zhuǎn)速。功率電感L及相應(yīng)的輸入輸出電容值、C，其計(jì)算式如下[11]： （16） （17） （18）其中為DC/DC變換器開(kāi)關(guān)頻率，為變換器輸出最大功率時(shí)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(shí)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(jī)、外置可擦可編程ROM（EPROM）、靜態(tài)RAM（SRAM）、與片上A/D轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)芯片。、8位分辨率的片上脈寬控制(PWM)的輸出通過(guò)IR2104驅(qū)動(dòng)芯片控制Buck中的功率MOS管，一個(gè)I/O端口引腳通過(guò)IR2121驅(qū)動(dòng)芯片控制功率MOSFET開(kāi)關(guān)虛擬負(fù)載，另一個(gè)I/O端口驅(qū)動(dòng)液晶顯示器（LCD）,LCD顯示系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)。分壓器與基于運(yùn)放（opamp）的電壓跟隨電路接口相連，測(cè)量風(fēng)電機(jī)和電池的電壓。DC/DC變換器的輸入電流等于流過(guò)功率MOSFET的平均電流，此方波電流由單向電流傳感器測(cè)得?？刂扑惴ǖ牧鞒虉D見(jiàn)圖7。當(dāng)受到監(jiān)測(cè)的電池電壓達(dá)到某預(yù)設(shè)點(diǎn)時(shí)，MPPT運(yùn)行就會(huì)被掛起，以免電池堆過(guò)充。圖 7 MPPT算法將0%%相應(yīng)的PWM占空比取值存儲(chǔ)于8位單片機(jī)寄存器。計(jì)算風(fēng)電機(jī)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(jié)果顯示占空比變化量是否可補(bǔ)或者保持不變。隨后PWM輸出占空比適當(dāng)變化，由此實(shí)現(xiàn)式（13）表達(dá)的控制定律。調(diào)整占空比之后，監(jiān)測(cè)風(fēng)電機(jī)電壓；若高于最大預(yù)設(shè)限值，虛擬負(fù)載接至DC/DC變換器輸入端以免風(fēng)電機(jī)超速。當(dāng)風(fēng)電機(jī)輸出電壓降至預(yù)設(shè)限值以下，虛擬負(fù)載則斷開(kāi)
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