應(yīng)用于風(fēng)電轉(zhuǎn)換的最大功率跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(參考版)
2025-07-03 01:25本頁面
【正文】 teborg,Sweden,1996,.[7] Bianco,and ,Smallsize stand alone wind energy conversion system for batterycharging,in Universities Power Engineering Conf.,Ir226。適當改進后，還可以控制風(fēng)能轉(zhuǎn)換并網(wǎng)系統(tǒng)中的DC/AC逆變器。該方法可以更好地開發(fā)可利用風(fēng)能， m/s的低風(fēng)速范圍內(nèi)，相比之下電池整流器結(jié)構(gòu)的功率則較低。該方法不依賴于風(fēng)速或轉(zhuǎn)速的額定值，也不依賴于DC/DC變換器的額定功率。 總結(jié)本文描述了一種新的風(fēng)力發(fā)電最大功率跟蹤系統(tǒng)，由 高效Buck型DC/DC變換器和基于單片機的控制單元組成。與簡單電池整流器結(jié)構(gòu)相比，該方法將轉(zhuǎn)換到電池的功率，在100—600W的范圍內(nèi)提高了7%45%。綜上，本方法可以更好地開發(fā)可利用風(fēng)能， m/s的低風(fēng)速范圍內(nèi)?？梢?，輸出功率跟隨功率風(fēng)速特性，%，30%的偏差是由于整流器的功率損耗。風(fēng)電機功率和風(fēng)速測量值在每區(qū)間內(nèi)的總平均值（,）按照下式計算： （22） （23）其中為第k區(qū)間的第p個風(fēng)速測量值，為第k區(qū)間的第p個功率測量值，為第k區(qū)間數(shù)據(jù)個數(shù)。作為比較，圖中亦顯示了經(jīng)由整流器與24V電池直接相連的風(fēng)電機輸出功率，與本MPPT方法相比，此情況下的產(chǎn)出功率非常低?？傊?，該MPPT方法，輸出功率跟隨功率—轉(zhuǎn)速特性。測出的轉(zhuǎn)速范圍劃分為10r/min寬度的區(qū)間，風(fēng)電機功率和轉(zhuǎn)速測量值在每區(qū)間內(nèi)的總平均值（,）按照下式計算： （20） （21）其中為第i區(qū)間的第j個轉(zhuǎn)速測量值，為第i區(qū)間的第j個功率測量值，為第i區(qū)間數(shù)據(jù)個數(shù)。由圖可見，風(fēng)電機發(fā)出功率隨風(fēng)速的變化而變化。這對風(fēng)電系統(tǒng)很重要，因為發(fā)電機功率很大程度上取決于大氣條件，有很寬的變化范圍。理論值由電路元件生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)計算得到。DC/DC變換器效率定義為 （19）其中，、為DC/DC變換器相應(yīng)的輸入輸出功率，功率損耗包括MOS管和二極管導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗、電感鐵芯損耗、銅耗、控制系統(tǒng)功率消耗。電池輸出電壓值很高，是以防電池充電完畢后變換器輸入功率突然增加。變換器工作在持續(xù)導(dǎo)電模式，開關(guān)頻率近似為40kHZ。H，磁芯為西門子E65/21，開有3mm的氣隙。F。功率開關(guān)由四個MOSFET組成，每個額定電壓200V、額定電流30A，續(xù)流二極管反向恢復(fù)時間為200ns。實驗中所用的風(fēng)力發(fā)電機三相輸出額定有效值為100V；因此，虛擬負載開斷電壓相應(yīng)設(shè)為140V和100V。最大與最小預(yù)設(shè)限值引入的遲滯環(huán)節(jié)對于避免虛擬負載持續(xù)開關(guān)是必要的。調(diào)整占空比之后，監(jiān)測風(fēng)電機電壓；若高于最大預(yù)設(shè)限值，虛擬負載接至DC/DC變換器輸入端以免風(fēng)電機超速。由比較結(jié)果顯示占空比變化量是否可補或者保持不變。圖 7 MPPT算法將0%%相應(yīng)的PWM占空比取值存儲于8位單片機寄存器?？刂扑惴ǖ牧鞒虉D見圖7。分壓器與基于運放（opamp）的電壓跟隨電路接口相連，測量風(fēng)電機和電池的電壓。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(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)動芯片。MOS管用來開關(guān)一個10的電阻性虛擬負載，由此限制風(fēng)電機在嚴峻條件下的轉(zhuǎn)速。Buck型DC/DC變換器將輸入端直流高壓轉(zhuǎn)換為
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