模糊控制在离网风力发电最大风能捕获中的应用.pdf

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1、汁算机系统应http：／／www．c—S-a．org．en2014年第23卷第1期模糊控制在离网风力发电最大风能捕获中的应用①齐保良，文鹏，李成栋(【【1东建筑大学信息与电气工程学院，济南250101)摘要：研究了一种模糊PID实现的自调整变步长算法，解决了爬山算法动态响应速度与稳态精度相矛盾的问题分析了离网风力发电系统数学模型，建立了不测转速的控制结构．在Simulink平台上对一个5kW离网风电系统进行了仿真分析．结果表明，在平稳风速以及组合风速下，该算法均能有效提高跟踪速度，捕获更多功率．关键词：离刚

2、风力发电；MPPT控制；模糊PID；PMSGFuzzyLogicBasedMPPTControllerforaStand—AloneWindEnergyConversionSystemQIBao—Liang，WENPeng，LICheng—Dong(SchoolofInformationandElectricalEngineering，ShandongJianzhuUniversity，Jinan250101，China)Abstract：Tosolvetheproblemofthetrackingspee

3、dversuscontroleficiencytradeofproblemofthehillclimbsearch(HCS)method，anadaptivevariablestepsearchalgorithmrealizedbyfuzzyPIDisapplied．Basedontheequivalentcircuitanalysisofthewindenergyconversionsystem(WECS)，aspeed—sensorlesscontrolschemehasbeendeveloped．A5

4、kWstandaloneWECSwasanalyzedintheSimulink．TheresultsshowthattheproposedalgorithmhasbetterdynamicperforlTlanceandcapturemorepowerthantheconventionalHCSunderconstantwindandvariablewind．Keywords：stand—alonewindenergyconversionsystem；MPPTcontrol；fuzzyPID；PMSG近年

5、来风能作为一种清洁可再生能源，得到较然而，爬山算法存在以下问题【6，：搜索步长是固快发展．离嘲小犁风电性价比高、灵活方便，在偏远地定的，在最大功率点处必然存在震荡现象，1)增大搜索、电网未覆盖地区，有着潜在的发展空间_JJ．在风力步长，可以加快搜索速度，但震荡随之增大，降低了发电系统中，采用最人风能捕获策略(MPPT)，一方面搜索效率．2)减小搜素步长，可以减缓震荡，但响应速可以提高变流器利用效率，另一方面能够进～步降低度随之降低．风电成本．此，研究高效、经济的MPPT控制策略对为解决上述问题，综合模糊控制

6、动态响应快、适小风电的推广有着积极作用．应性强与PID控制无静差的优点，给出了模糊PID实MPPT控制方法主要有：最优叶尖速比法(TSR)、现的自调整变步长算法．该算法自动调节步长大小，功牢信号反馈法(PSF)以及爬山搜素算法(HCS)J．在远离最大功率点时，采用较大步长，加快搜索速度；TSR检测风速、发电机转速，依据最优叶尖速比值调在靠近最大功率点时，采用较小步长，提高稳态精度，节风机转速，使系统捕获最大风能．PSF检测发电机转兼顾了系统动、静态性能．同时，该算法不依赖机组参速，查询最优功率转速曲线，使系

7、统运行在最优状态．数，可方便的移植到其他离网风电系统．HCS通过比较市H邻两次捕获功率，调节发电机转速变化方向，使系统向最大功率点移动．三种方法中，TSR1数学模型与控制策略PSF控制方式较为直接，动态响应快，在大型风电本文所采用的离网风电系统结构如图1所示，由定卞J应用较多l5j．HCS不测风速，不需要知道系统最优叶桨距风轮、永磁直驱发电机(PMSG)、整流桥、Boost尖速比值、功率特性曲线，更适合在小型风电中应用．变换器以及负载组成．定桨距风轮直接驱动PMSG,将①罄金项目：圈家自然科学基金(6110

8、5077)收稿时间：2013-06．27；收到修改稿时间：2013-07—19166研究开发ResearchandDevelopment2014年第23卷第1期http：llwww．C-s-a．org．cn计算机系统应用捕获的风能转换为机械能，再由PMSG将机械能变换发电机每相输出电阻，进而调节发电机转矩，实现转为电能供给负载．由于风速随机变化，PMSG输出的变速调节目的．风轮与发电机直接连接，在某一风速下，频率