專利名稱：離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法及其控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)控制技術(shù)，具體涉及一種用于離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的改進型最大功率跟蹤方法及其裝置。
背景技術(shù)：
離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)是一種可以單獨運行的風力發(fā)電系統(tǒng)，相對于并網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)，具有配置靈活、控制簡單等特點。在電網(wǎng)無法到達的邊遠地區(qū)，離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)得到廣泛使用，可有效解決邊遠地區(qū)、海島哨所、通信基站的用電問題。離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)由風力機、發(fā)電機、控制器及負載組成。其中風力機的主要作用是捕獲風能。風力機由風帶動旋轉(zhuǎn)，將風能轉(zhuǎn)換成機械能并帶動與之相連接的發(fā)電機旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機由風力機帶動旋轉(zhuǎn)，將風力機產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)換成電能。風力機與發(fā)電機的組合完成風能向電能的轉(zhuǎn)換。離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的控制器一般由不可控整流電路、升壓電路、蓄電池充放電電路、逆變電路、電量檢測電路、驅(qū)動電路及控制電路組成。控制器的作用是控制風力發(fā)電系統(tǒng)進行最大功率跟蹤、蓄電池充放電管理、逆變控制及系統(tǒng)保護等等。由于離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)在運行過程中存在發(fā)電效率低下的問題，因此設(shè)計性能良好的最大功率跟蹤方法是成為提高離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率的關(guān)鍵。利用空氣動力學理論分析風力機的運行過程，可以得知風力機的運行特性。其中，
風力機的輸出功率忍可表示為
權(quán)利要求
1.一種離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟(1)利用控制裝置檢測風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)速及輸出功率；(2)利用控制裝置中的DSP控制電路模塊，依據(jù)步驟(1)中的轉(zhuǎn)速及輸出功率參數(shù)，通過爬山法及比例控制法分別計算本采樣周期的占空比；(3)DSP控制電路模塊將步驟(2)中的兩個占空比疊加作為升壓電路占空比，然后乘以開關(guān)周期得到升壓電路功率開關(guān)的導(dǎo)通時間；(4)步驟(3)中DSP控制電路模塊計算得出的導(dǎo)通時間控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后對升壓電路功率開關(guān)的開通與關(guān)斷進行控制，實現(xiàn)離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率足艮S宗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法，其特征在于所述步驟(2)中的爬山法為如果尸P1(^-I) >0 且>0 或者<0 且W(Ar) -w(A -1) < 0 ,即功率變化量與轉(zhuǎn)速變化量的乘積> 0 ,則減少占空比，即Dk(Jc) = DH D鄉(xiāng)如果戶(幻一—1)>0 且 w(i)-w(i-l) <0 或者 P(k)-P(k-l) <0 且 ,即功率變化量與轉(zhuǎn)速變化量的乘積,則增加占空比，即聊=辱-1) + ;上述參數(shù)中W(Ar)為本采樣周期檢測到的發(fā)電機轉(zhuǎn)速為攤為本采樣周期計算得到的發(fā)電機輸出功率為；w(t-l)上一個采樣周期檢測到的發(fā)電機轉(zhuǎn)速；汽^_1)為上一個采樣周期計算得到的發(fā)電機輸出功率；島(幻為本采樣周期計算的占空比；A(A-I)為上一個采樣周期計算得到的占空比為占空比變化步長。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法，其特征在于所述步驟(2)的比例控制法的計算公式為=,
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法中所用的控制裝置，包括發(fā)電機、整流電路模塊和升壓電路模塊，整流電路模塊的輸入端與發(fā)電機的三相輸出端連接，整流電路模塊的輸出端與升壓電路模塊的輸入端連接，升壓電路模塊的輸出端與負載連接，其特征在于所述整流電路模塊的輸出端連接有輸入電流采樣電路模塊和輸入電壓采樣電路模塊，所述發(fā)電機的三相輸出端連接有發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量電路模塊，所述發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量電路模塊、輸入電壓采樣電路模塊和輸入電流采樣電路模塊分別將發(fā)電機的轉(zhuǎn)速、升壓電路模塊的輸入電壓和輸入電流轉(zhuǎn)換為弱電信號并經(jīng)電平抬高之后送入DSP控制電路模塊，所述DSP控制電路模塊根據(jù)改進型最大功率跟蹤方法實時計算出升壓電路模塊的占空比，并轉(zhuǎn)換為升壓電路模塊功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時間，生成PWM控制信號，通過高速I/O 口將PWM控制信號輸出至驅(qū)動電路模塊，所述驅(qū)動電路模塊接收來自DSP控制電路模塊的控制信號，控制信號經(jīng)放大之后去控制升壓電路模塊的功率開關(guān)器件的通斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法中所用的控制裝置，其特征在于所述DSP控制電路模塊采用DSP-TMS320LF2407A型控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤方法及其控制裝置，該方法先測量發(fā)電機的轉(zhuǎn)速及輸出功率，然后通過爬山法及比例控制法分別計算占空比，將兩個占空比疊加作為升壓電路占空比，最后乘以開關(guān)周期計算升壓電路功率開關(guān)器件的導(dǎo)通時間，實現(xiàn)離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤。所述裝置包括發(fā)電機轉(zhuǎn)速測量電路模塊、輸入電壓采樣電路模塊、輸入電流采樣電路模塊、DSP控制電路模塊、驅(qū)動電路模塊、不可控的整流電路模塊和升壓電路模塊。DSP控制電路模塊計算并生成PWM控制信號，通過驅(qū)動電路模塊控制升壓電路模塊的功率開關(guān)器件的通斷。本發(fā)明的最大功率跟蹤方法跟蹤時間短，跟蹤精度高，能有效提高離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
文檔編號H02P9/14GK102307038SQ20111026953
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者呂學瑜, 楊蘋, 王憲彬 申請人:遼寧力迅風電控制系統(tǒng)有限公司