小型风力发电控制研究

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1、第l9卷第2O期电子设计工程2011年l0月V01．19No．20ElectronicDesignEngineering0ct．2011小型风力发电控制研究周华伟(武汉理工大学自动化学院，湖北武汉438200)摘要：在传统能源供应紧张的今天，新能源越来越受到人们的关注，很多的控制算法及电路构成相继被提出。针对小型风力发电中的功率跟踪控制方法，采用了公式推导的方法，得出了通过改变占空比实现功率跟踪的结论。并结合功率跟踪，设计了一种适用于小型风力发电系统的电能管理电路，适应风力发电机不分昼夜特性，分析了其工作原理，并给出相关的软件流程关键词：风力发电；建模；电路；分析中图分类号

2、：TP29文献标识码：A文章编号：1674—6236(2011)20—0181—03ControlresearchofsmallwindpowergenerationsystemZHOUHua—wei(DepartmentOfAutomationEngineering，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan438200，China)AbstracUUndertheshortageofthetraditionalenergysupplies，newenergygetsmoreandmoreattention，alotofcontrolalgorit

3、hmandcircuitshavebeenpoppedout．Theauthoraimsatthesmall·scalewindpowertrackingcontrolanddeducesthetheory．Atthesametime，theauthordesignsafitofcircuitforthemanagementofthepowersupplyfortheloadandbattery．Noneedtoconsiderthedayandnight，analyzingtheworkingprinciple，andgivingthesoftwareflowofther

4、elated．Keywords：windpower；modeling；circuit；analysis小型风力发电系统与太阳能发电相比。具有输人电压非直流且较大范围连续波动的特点，这给小型风力发电系统的控制带来一定的困难llj。文中给出了一种方法，能实现包括最大功率控制、蓄电池充放电控制、风力发电与蓄电池同时或单独给负载供电的功能。通过对小型风力发电系统的能量流动进行分析，对系统能量进行合理的调度，提高能量的转换效率以期实现小型风力发电系统的优化及可靠运行。文中设计一小型风力发电系统，最大功率为50W。首先分图1小型风电结构图Fig．1Structureofsmallwin

5、dpowersystem析DC，DC变换器的：【作模式。设计变换器工作于两种模式：1)当蓄电池处于低电位时，可以快速对其充电，或者当有负2最大功率控制分析载接入，当前输出功率不足时，进行风机功率跟踪控制；2)当蓄电池处于高电位廛，可以对其进行慢充，或者无负载时，对文中的DC／DC变换器选用boost拓扑结构，当风力机捕DC／DC的控制恢复到默认值。获的风能不能满足负载用电和蓄电池充电时．需要调节风力机按照最佳叶尖速比运行，跟踪最大功率。目前常用的最大1系统结构风能跟踪控制主要有3种方法，即最佳叶尖速比法，功率反小型风力发电控制系统基本结构都具很大相似性．如目馈法和爬山搜索法

6、。前的整流器一般都采用不可控整流。当然也会有各自独特的由于文中研究的小型风力发电系统，从可行性及经济效地方。系统结构如下图1所示。它主要包括风力机发电机、不可益方面考虑，此处采用爬山搜索法，其他两种方法可以查阅控桥式整流器、DC／DC变换器、蓄电池、逆变器及控制系统组成。相关资料。风力机运行时有多种运行状态，如启动阶段、变速运行、爬山搜索法的依据是在某一固定风速下，风力机的功率稳定运行等，为了研究方便，只考虑风机在大于切入风速的特性e(w)为凸函数。在有的文献中，也称为爬山法、功率扰条件下．进行稳定发电的状态。动控制，通过人为的功率扰动进行离散迭代，使风机的工作点一步一步的

7、沿其功率放大器曲线移动到最大什附近，且保收稿日期：2011-07—17稿件编号：201107070作者简介：周华伟(1986一)，男，湖北浠水人，硕士。研究方向：电力电子及新能源技术。-181—《电子设计工程}2011年第20期持一定的波动。口I，p为发电机极对数，是发电机的相电压电角速a一。爬山搜索法通过施加人为的转速扰动。然后通过测量功率的变化自动搜索发电机的最优转速点。这种算法无需知道度，综上所述，只有当罟：0时，有=0，说明通过改变精确的风力机特性。也无需测量风速和发电机的转速便能实boost电路占空比。可