专利名称：离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法及其控制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于离网型风力发电系统控制技术，具体涉及一种用于离网型风力发电系统的改进型最大功率跟踪方法及其装置。
背景技术：
离网型风力发电系统是一种可以单独运行的风力发电系统，相对于并网型风力发电系统，具有配置灵活、控制简单等特点。在电网无法到达的边远地区，离网型风力发电系统得到广泛使用，可有效解决边远地区、海岛哨所、通信基站的用电问题。离网型风力发电系统由风力机、发电机、控制器及负载组成。其中风力机的主要作用是捕获风能。风力机由风带动旋转，将风能转换成机械能并带动与之相连接的发电机旋转。发电机由风力机带动旋转，将风力机产生的机械能转换成电能。风力机与发电机的组合完成风能向电能的转换。离网型风力发电系统的控制器一般由不可控整流电路、升压电路、蓄电池充放电电路、逆变电路、电量检测电路、驱动电路及控制电路组成。控制器的作用是控制风力发电系统进行最大功率跟踪、蓄电池充放电管理、逆变控制及系统保护等等。由于离网型风力发电系统在运行过程中存在发电效率低下的问题，因此设计性能良好的最大功率跟踪方法是成为提高离网型风力发电系统的发电效率的关键。利用空气动力学理论分析风力机的运行过程，可以得知风力机的运行特性。其中，
风力机的输出功率忍可表示为
权利要求
1.一种离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤(1)利用控制装置检测风力发电机的转速及输出功率；(2)利用控制装置中的DSP控制电路模块，依据步骤(1)中的转速及输出功率参数，通过爬山法及比例控制法分别计算本采样周期的占空比；(3)DSP控制电路模块将步骤(2)中的两个占空比叠加作为升压电路占空比，然后乘以开关周期得到升压电路功率开关的导通时间；(4)步骤(3)中DSP控制电路模块计算得出的导通时间控制信号，经驱动电路功率放大后对升压电路功率开关的开通与关断进行控制，实现离网型风力发电系统的最大功率足艮S宗。
2.根据权利要求1所述的离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法，其特征在于所述步骤(2)中的爬山法为如果尸P1(^-I) >0 且>0 或者<0 且W(Ar) -w(A -1) < 0 ,即功率变化量与转速变化量的乘积> 0 ,则减少占空比，即Dk(Jc) = DH D鄉如果戶(幻一—1)>0 且 w(i)-w(i-l) <0 或者 P(k)-P(k-l) <0 且 ,即功率变化量与转速变化量的乘积,则增加占空比，即聊=辱-1) + ;上述参数中W(Ar)为本采样周期检测到的发电机转速为摊为本采样周期计算得到的发电机输出功率为；w(t-l)上一个采样周期检测到的发电机转速；汽^_1)为上一个采样周期计算得到的发电机输出功率；岛(幻为本采样周期计算的占空比；A(A-I)为上一个采样周期计算得到的占空比为占空比变化步长。
3.根据权利要求1所述的离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法，其特征在于所述步骤(2)的比例控制法的计算公式为=,
4.根据权利要求1所述的离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法中所用的控制装置，包括发电机、整流电路模块和升压电路模块，整流电路模块的输入端与发电机的三相输出端连接，整流电路模块的输出端与升压电路模块的输入端连接，升压电路模块的输出端与负载连接，其特征在于所述整流电路模块的输出端连接有输入电流采样电路模块和输入电压采样电路模块，所述发电机的三相输出端连接有发电机转速测量电路模块，所述发电机转速测量电路模块、输入电压采样电路模块和输入电流采样电路模块分别将发电机的转速、升压电路模块的输入电压和输入电流转换为弱电信号并经电平抬高之后送入DSP控制电路模块，所述DSP控制电路模块根据改进型最大功率跟踪方法实时计算出升压电路模块的占空比，并转换为升压电路模块功率开关器件的导通时间，生成PWM控制信号，通过高速I/O 口将PWM控制信号输出至驱动电路模块，所述驱动电路模块接收来自DSP控制电路模块的控制信号，控制信号经放大之后去控制升压电路模块的功率开关器件的通断。
5.根据权利要求4所述的离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法中所用的控制装置，其特征在于所述DSP控制电路模块采用DSP-TMS320LF2407A型控制器。
全文摘要
本发明公开了一种离网型风力发电系统的最大功率跟踪方法及其控制装置，该方法先测量发电机的转速及输出功率，然后通过爬山法及比例控制法分别计算占空比，将两个占空比叠加作为升压电路占空比，最后乘以开关周期计算升压电路功率开关器件的导通时间，实现离网型风力发电系统的最大功率跟踪。所述装置包括发电机转速测量电路模块、输入电压采样电路模块、输入电流采样电路模块、DSP控制电路模块、驱动电路模块、不可控的整流电路模块和升压电路模块。DSP控制电路模块计算并生成PWM控制信号，通过驱动电路模块控制升压电路模块的功率开关器件的通断。本发明的最大功率跟踪方法跟踪时间短，跟踪精度高，能有效提高离网型风力发电系统的发电效率。
文档编号H02P9/14GK102307038SQ20111026953
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者吕学瑜, 杨苹, 王宪彬 申请人:辽宁力迅风电控制系统有限公司