一种基于风机功率的mppt控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种基于风机功率的MPPT控制系统。
【背景技术】
[0002]由于石油能源的逐渐枯竭，以及在使用中伴随着污染问题，开发以风力发电为代表的新能源发电技术受到了高度的重视。风力发电机组是可以将气流能量转换成电能的装置。首先是在风流的驱动下，风力机风轮就会转动，获得机械功率；其次由风轮驱动旋转电机，即发电机，产生电能。但是，风力发电机组在工作的过程中因风速风向和空气密度变化产生的最大稳态功率变化。进而导致电网内的有功功率变化，会影响到电网频率。因此，对风机的功率控制是风力发电过程中不可缺少的环节。
[0003]为了避免最大稳态功率的变化对电网频率产生影响。目前，已有利用MPPT太阳能控制器控制电磁转矩来实现最大功率追踪控制的技术。根据风力发电机和boost变换器的输出特性，在变风速的条件下，通过给定最佳机械转矩，直接计算最优占空比，控制风机电磁转矩，实现最大功率追踪控制。
[0004]但利用MPPT太阳能控制器控制电磁转矩来实现最大功率追踪控制的技术，对硬件要求比较高，算法复杂难以实现；且跟踪精度比较低，不适应风速突然变换的情况。
【发明内容】
[0005]本发明主要解决的技术问题是提供一种基于风机功率的MPPT控制系统，能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
[0006]为解决上述技术问题，本发明米用的一个技术方案是:提供一种基于风机功率的MPPT控制系统，包括:风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。
[0007]优选的是，所述PLC控制器根据风向和风轮角度计算出偏航角度差；偏航角度差大于角度差的允许值，进行正常偏航控制；当偏航角度差在允许角度差之内，完成对风；对风完成之后，随机施加偏航干扰信号，通过变步长PID计算出当段时期与上一时期的功率差值ΔΡ;ΔΡ>0，沿着偏航干扰的方向动作；ΔΡ〈0，沿着偏航干扰的反方向动作，如此循环，找到最大功率点。
[0008]优选的是，所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
[0009]本发明的有益效果是:本发明能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
【附图说明】
[0010]图1是本发明一种基于风机功率的MPPT控制系统结构示意图；
图2是本发明一种基于风机功率的MPPT控制系统的控制系统算法流程图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0012]请参阅图1和图2，本发明实施例包括:
一种基于风机功率的MPPT控制系统，包括:风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
[0013]在风机启动过后，通过读取传感器风速和风向实时变化值。将风速和风向的大小传给PLC控制器，PLC控制器根据风向和风轮角度计算出偏航角度差；如果偏航角度差大于角度差的允许值，则进行正常偏航控制。当偏航角度差在允许角度差之内，则认为已经完成对风。在对风完成之后，随机施加一个偏航干扰信号。通过变步长PID计算出这个时期与上一时期的功率的差值ΔP ;如果ΔP>0，则沿着偏航干扰的方向动作；如果ΔΡ〈0，则沿着偏航干扰的反方向动作。一直如此循环，直到找到最大的功率点。当风向变化的时候，通过判断角度差，继续进行正常偏航，对正风向后，继续进行MPPT功率控制。
[0014]本发明能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
[0015]以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种基于风机功率的MPPT控制系统，其特征在于，包括:风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于风机功率的MPPT控制系统，其特征在于:所述PLC控制器根据风向和风轮角度计算出偏航角度差；偏航角度差大于角度差的允许值，进行正常偏航控制；当偏航角度差在允许角度差之内，完成对风；对风完成之后，随机施加偏航干扰信号，通过变步长PID计算出当段时期与上一时期的功率差值Δ P ;Δ P>0，沿着偏航干扰的方向动作；ΔΡ〈0，沿着偏航干扰的反方向动作，如此循环，找到最大功率点。
3.根据权利要求2所述的一种基于风机功率的MPPT控制系统，其特征在于:所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
【专利摘要】本发明公开了一种基于风机功率的MPPT控制系统，包括：一种风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。通过上述方式，本发明能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
【IPC分类】F03D7-00
【公开号】CN104653396
【申请号】CN201510033529
【发明人】淮文军, 王月鹏
【申请人】苏州市职业大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月23日