小型风力发电系统最大功率点跟踪研究

在全球生态环境恶化和化石能源逐渐枯竭的双重压力下，对新能源的研究已成为全球关注的焦点。除水力发电技术外，风力发电是新能源发电技术中最成熟、开发规模最大和最具有商业化发展前景的发电方式，但是如何实现最大效率的利用风能以及延长机组寿命是风力发电研究的热点。 论文首先介绍了风力发电的研究意义和背景以及国内外的研究现状。依据并网型风力发电机组的运行原理，对风力发电系统进行理论分析，描述了小型风力发电系统的组成结构，同时建立了风轮、传动链、异步电机以及变流系统的数学模型。根据风能转化系统的基本工作特性，介绍了小型风力发电系统最大功率点跟踪策略的工作原理，阐述了叶尖速比法、功率反馈法、爬山搜索法三种策略的优缺点。针对爬山法的搜索步长，本文阐述了双步长和基于斜率的两种变步长策略，描述了它们在最大功率点搜索中的缺点，提出了一种改进的变步长爬山法。改进的爬山法利用三个时刻的采样值和相邻连两个工作点的斜率大致相同得到搜索步长并实现停止功能。 最后基于MATLAB仿真环境，分别对以上四种算法进行建模仿真。通过结果分析各种算法的动态和稳态性能，得出改进的爬山法对小型风电系统的最大功率点的跟踪有良好的效果，能够避免在风速稳定时的机械振荡和提高风能利用率。