分布式風光互補系統(tǒng)控制與最大功率跟蹤策略研究.pdf

1、風能、太陽能的最大能量捕獲已經(jīng)成為國內(nèi)外新能源領(lǐng)域的研究熱點，采用最大功率跟蹤（MPPT）方法旨在最大限度地提高風電機組和光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出效率和系統(tǒng)的響應(yīng)速度。MPPT控制方法的優(yōu)劣直接關(guān)系著風能和太陽能的有效利用效率和系統(tǒng)的安全運行性能。目前，擾動觀察法、增量電導(dǎo)法和智能控制法等MPPT方法已經(jīng)被應(yīng)用到實際產(chǎn)品中。但是由于太陽輻射變化迅速，導(dǎo)致光伏輸出變化迅速，而現(xiàn)有的光伏MPPT方法跟蹤速度慢、抗干擾能力差和輸出效率低等缺點阻

2、礙了光伏發(fā)電的進一步推廣。而時變非線性的風速導(dǎo)致風電機組的輸出不穩(wěn)定，輸出效率低和響應(yīng)速度慢，因此一種高效的MPPT方法對于風電機組和光伏發(fā)電系統(tǒng)而言都是非常重要的。同時太陽能和風能具有很好的互補性，風光互補系統(tǒng)與獨立式光伏或風電機組相比可以有效降低天氣變化對系統(tǒng)的影響，使系統(tǒng)具有更好的輸出特性。
　　本文通過對理想狀況和部分遮蔽情況下光伏的不同輸出特性的分析與仿真，分別找到了適于小型和大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT控制方法；通過對選

3、用同步發(fā)電機的小型風電機組的分析，找到了適于小型風電機組的MPPT控制方法，并實現(xiàn)了風光互補系統(tǒng)的MPPT；為了減小系統(tǒng)的輸出振動，文中將人工免疫理論應(yīng)用到風光互補系統(tǒng)中，增強了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和抗干擾能力。同時設(shè)計了改進模糊的風光互補系統(tǒng)MPPT控制器，并對控制電路進行了實驗驗證，實現(xiàn)了風光互補系統(tǒng)的互補和最大功率跟蹤。此外對風光互補系統(tǒng)的優(yōu)化匹配進行了分析。
　　本文對分布式風光互補系統(tǒng)的最大能量捕獲控制策略進行了探討。針對小型

4、風電機組和光伏發(fā)電系統(tǒng)分別實現(xiàn)了高效的最大功率跟蹤控制方法，仿真和實驗結(jié)果表明所采用的方法是有效的，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力并增加了響應(yīng)的速度。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果包括：
　?。?）在理想情況下，針對小型光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽照射強度相同的特點，對光伏輸出特性進行了分析和仿真，通過對直線近似法的改進，得到了求取二極管品質(zhì)因子和反向飽和電流的新方法，實現(xiàn)了控制優(yōu)化輸出電流的最大功率跟蹤算法；通過對傳統(tǒng)恒定電壓法的改進，實現(xiàn)了控制優(yōu)化電

5、壓的變電壓最大功率跟蹤算法；所實現(xiàn)的算法具有響應(yīng)速度快、效率高、易于實現(xiàn)等特點。
　?。?）為了預(yù)測光伏陣列的實際峰值點，精確建模了有部分遮蔽的大型光伏陣列的輸出特性，并通過Matlab軟件構(gòu)建了大型光伏陣列輸出特性分析模型，它可以作為預(yù)測不同結(jié)構(gòu)和尺寸的光伏陣列全局峰值分布的工具。
　?。?）在實際情況下，針對大型光伏發(fā)電系統(tǒng)有可能被部分遮蔽的情況，實現(xiàn)了基于模糊邏輯的模糊擾動和基于擾動觀察法的擾動 PWM控制方法，由于擾

6、動PWM在跟蹤過程中并不是一直被調(diào)用，所實現(xiàn)的方法具有較高的輸出效率，且易于實現(xiàn)。
　　（4）針對小型風電機組實現(xiàn)了將模糊邏輯和擾動觀察相結(jié)合的MPPT控制方法，仿真結(jié)果表明該MPPT控制方法在各種風速情況下都具有較高的輸出效率。
　　（5）針對傳統(tǒng)風光互補系統(tǒng)輸出振動較大的情況，利用人工免疫理論改進了模糊控制器，所采用的模糊免疫MPPT控制方法，不但改善了風光互補系統(tǒng)的輸出特性，而且響應(yīng)速度快、抗干擾能力強。
　　本