TSMC直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)MPPT優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著世界能源消耗量的增加，化石燃料等能源將日益枯竭，需開發(fā)新型能源替代燃料能源。風(fēng)能因其潔凈、無污染、可再生的優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。但由于風(fēng)能的隨機(jī)性和不確定性，使發(fā)電機(jī)無法快速地跟蹤風(fēng)能的變化，需要采取一些方法對風(fēng)能進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。本文以雙級矩陣變換器（Two Stage Matrix Converter，TSMC）直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)作為研究對象，提出了兩種最大風(fēng)能跟蹤（Maximum Power Point Tracking，M

2、PPT）算法。
　　本文首先分析了TSMC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和雙空間矢量調(diào)制策略（SVPWM）。對比分析了幾種常見的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和電力電子變流器，突出了TSMC在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)勢。其次，建立了TSMC風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)分析了逆變級集成功率控制策略。
　　為了從變化的風(fēng)能中捕獲到最大的輸出功率，提出了一種通過采用三種模式來實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲的MPPT算法，模式0檢測并達(dá)到最大功率點(diǎn)且保持不誤判；模式1保持在最大功率點(diǎn)；

3、模式2是在風(fēng)速變化的情況下，基于爬山法快速搜索下一時(shí)刻的最佳轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤。考慮到模式2中的自適應(yīng)搜索較緩慢，采用模糊控制算法進(jìn)行快速的搜索。通過對功率-轉(zhuǎn)速曲線采樣得到△P和△P/△ω，以△P和△P/△ω作為模糊輸入量，得到下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)速擾動(dòng)值，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤。
　　本文根據(jù)△P和△ω的傳遞函數(shù)分析得出系統(tǒng)輸出功率與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，提出了一種加入比例控制器的MPPT算法，加入比例控制器后，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)矩與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的差值增大