小型风力发电系统功率控制策略研究

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1、_新能源发电控制技术皇皇!竺竺TheNewEnergyPowerControITechnology小型风力发电系统功率控制策略的研究葛超铭，李少纲(福州大学电气工程与自动化学院，福建福州350108)摘要：由于风能分布不均、不稳定等特性，对风能的高效利用造成了困难。为了使风力发电系统最大效率的捕获风能，对风力发电机及其运行特性进行了分析。针对不同的方案对常用的控制策略采用MATLAB／Simulink进行了仿真分析，在推导功率与占空比的关系的基础上提出改进的控制策略，改进的控制策略在响应速度、稳定性方面具有优势，并制作样机验证其有效性，对小型风力发电系统功率

2、控制策略的研究具有一定指导性及意义。关键词：风力发电；功率控制；策略研究；最大功率跟踪；MATLABDOI：10．3969／j·issn．1000—3886．2013．03．017[中图分类号]TM614[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2013)03—0047—04AStudyofPowerControlStrategiesofSmallWindPowerGenerationSystemGEChao-ming，LIShao—gang(CollegeofElectricalEngineering&Automation，FuzhouUnivers

3、ity，FuzhouFujian350108，China)Abstract：Becauseoftheunevendistribution。instabilityandothercharacteristicsofwindenergy，itisdifficulttoutilizewindenergysufficiently．Inordertoenablethewindpowergenerationsystemtocapturewindenergyatthemaximumeficiency，thewindgeneratoranditsoperatingcharac

4、teristicsareanalyzedinthispaper．Inviewofthedifferentschemes，thecommoncontrolstrategyisgonethroughsimulationanalysisusingtheMARLAB／Simulinksoftware．Onthebasisofthededucedrelationshipbetweenthepoweroutputandthedutyfactorofthewindturbinegenerator，thispaperhasraisedanimprovedcontrolstr

5、ategy，whichhastheadvantagesinresponsespeedandstability．And，aprototypehasbeenmadetoverifyitseffectiveness，andhascertainguidingsignificanceforthesmallwindpowersystempowercontrolstrategies．Keywords：windpowergeneration；powercontrol；strategiesresearch；maximumpowerpointtracking；MATLABA=w

6、,R0引言=(2)随着社会的快速发展，人们对能源的需求越来越大。风能等式中为风力机角速度，为风力机转速。风力机特性通常用可再生能源清洁、无污染、分布广泛，用之不竭，能够在很大程度和A之间的关系来表示，典型的CP=_厂(A)关系曲线如图1所示。上解决人类能源不足及环境问题。然而风能具有随机性、分布不均匀、不稳定性等特点，这些O·5给风能利用带来了许多问题。风力发电系统捕获风能的能力不0．4仅受其机械特性有关，还与所采用的控制策略有关。所以采用恰O．30-2当的控制策略，能够提高风电能量转换效率，使风轮快速的响应风速的变化，使实际输出功率曲线与最佳功率曲线吻合，

7、充分利0．1用风能。本文对常用的控制策略采用MATLAB／Simulink进行仿真分析及实验，在此基础上通过推导功率一占空比关系提出了改进的控制策略，通过比较，改进的控制策略在响应速度、稳定性方图1典型C与A关系曲线面具有优势，成本小、易于实施⋯。从图1可以看出，在C随着A的变化过程中，存在着一点A1风力发电机及其运行特性可以获得最大的风能利用系数C，即最大输出功率点。将(2)代入(1)可得：根据风力机的空气动力学特陛，风力机输出机械功率可表示为：1吉c()3p。(3)P=÷Cpp~rR(1)二式中c为风能利用系数；R为风轮半径，P为空气密度，为风在不同的风

8、速下，均有唯一的最佳转速使风力机输出最大机速。由式(