最大功率跟踪控制方法的研究和仿真

风能是一种可再生的清洁能源,风力发电的最大功率跟踪控制一直以来都是人们利用风能和研究风电的热点技术之一。高效的最大功率跟踪控制算法能够适当地提高风机的风能转换效率,改善并网电能的质量,使输出功率更为平稳,增加风机系统运行的安全性和稳定性,也能让风力发电机组获得更长的使用寿命并给企业带来更大的经济利益。 本论文是以上海万德风力发电股份有限公司的一款1.5MW永磁直驱风力发电机组为对象进行研究。首先学习了风力发电技术的一些基础知识,了解风力发电机的运行状态和控制方式,然后重点研究风机系统的最大功率跟踪控制原理和方法,对几种常用的控制算法进行分析比较后,选用一种类似尖速比控制的最大功率曲线跟踪控制算法,通过跟踪风机最佳功率曲线找到最佳工作点获得最大风能利用率,并使用穷举法计算出风机叶轮旋转平面接收到的等效瞬时风速,作为最大功率曲线跟踪控制的一个重要参量。 由于风机结构以及风速传感器的自身限制,风轮前方的风速无法被准确测量,而风速是最大功率跟踪控制的一个重要依据,因此本论文中将整个风机看作一个巨大的风速计,利用1.5MW风机的实际参数以及风机运行时可以准确测量到的其他参数,使用穷举法逆推出风机桨叶旋转平面接收到的平均等效风速。并以此为依据,在实现Bladed软件与外部控制器数据通讯的同时,使用外部控制器对风机系统进行最大功率曲线跟踪控制。 论文按照上面描述的方法,以1.5MW永磁直驱风力发电机组为具体模型,在权威风电模拟仿真软件GH Bladed环境下,使用C语言编程实现了等效风速的计算以及风机运行过程的控制仿真。并将仿真结果曲线与软件内部控制器仿真结果进行分析比较,验证了穷举法计算等效风速的可行性和最大功率曲线跟踪控制算法的有效性。