專(zhuān)利名稱(chēng)：離網(wǎng)型風(fēng)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(fēng)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的改進(jìn)型最大功率跟蹤方法及其裝置。
背景技術(shù)：
離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一種可以單獨(dú)運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，相對(duì)于并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，具有配置靈活、控制簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。在電網(wǎng)無(wú)法到達(dá)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)得到廣泛使用，可有效解決邊遠(yuǎn)地區(qū)、海島哨所、通信基站的用電問(wèn)題。離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制器及負(fù)載組成。其中風(fēng)力機(jī)的主要作用是捕獲風(fēng)能。風(fēng)力機(jī)由風(fēng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并帶動(dòng)與之相連接的發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)由風(fēng)力機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。風(fēng)力機(jī)與發(fā)電機(jī)的組合完成風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)換。離網(wǎng)型風(fēng)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(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路及控制電路組成?？刂破鞯淖饔檬强刂骑L(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)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(hù)等等。由于離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中存在發(fā)電效率低下的問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)性能良好的最大功率跟蹤方法是成為提高離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率的關(guān)鍵。利用空氣動(dòng)力學(xué)理論分析風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，可以得知風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行特性。其中，
風(fēng)力機(jī)的輸出功率忍可表示為
權(quán)利要求
1.一種離網(wǎng)型風(fēng)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(cè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(guò)爬山法及比例控制法分別計(jì)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(gè)占空比疊加作為升壓電路占空比，然后乘以開(kāi)關(guān)周期得到升壓電路功率開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間；(4)步驟(3)中DSP控制電路模塊計(jì)算得出的導(dǎo)通時(shí)間控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后對(duì)升壓電路功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通與關(guān)斷進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)型風(fēng)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(fēng)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(hù)(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(cè)到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為攤為本采樣周期計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)輸出功率為；w(t-l)上一個(gè)采樣周期檢測(cè)到的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速；汽^_1)為上一個(gè)采樣周期計(jì)算得到的發(fā)電機(jī)輸出功率；島(幻為本采樣周期計(jì)算的占空比；A(A-I)為上一個(gè)采樣周期計(jì)算得到的占空比為占空比變化步長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)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(jì)算公式為=,
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離網(wǎng)型風(fēng)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(jī)、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(jī)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(fù)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(jī)的三相輸出端連接有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路模塊，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)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(jī)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(hào)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(jìn)型最大功率跟蹤方法實(shí)時(shí)計(jì)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(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，生成PWM控制信號(hào)，通過(guò)高速I(mǎi)/O 口將PWM控制信號(hào)輸出至驅(qū)動(dòng)電路模塊，所述驅(qū)動(dòng)電路模塊接收來(lái)自DSP控制電路模塊的控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng)放大之后去控制升壓電路模塊的功率開(kāi)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(fēng)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(kāi)了一種離網(wǎng)型風(fēng)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(cè)量發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及輸出功率，然后通過(guò)爬山法及比例控制法分別計(jì)算占空比，將兩個(gè)占空比疊加作為升壓電路占空比，最后乘以開(kāi)關(guān)周期計(jì)算升壓電路功率開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的最大功率跟蹤。所述裝置包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)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(dòng)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(jì)算并生成PWM控制信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路模塊控制升壓電路模塊的功率開(kāi)關(guān)器件的通斷。本發(fā)明的最大功率跟蹤方法跟蹤時(shí)間短，跟蹤精度高，能有效提高離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
文檔編號(hào)H02P9/14GK102307038SQ20111026953
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)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(xué)瑜, 楊蘋(píng), 王憲彬 申請(qǐng)人:遼寧力迅風(fēng)電控制系統(tǒng)有限公司