2023年8月2日发(作者：)

微电机　基于Ｂｏｏｓｔ变换器的变速风力机ＭＰＰＴ系统的研究　曾凡超，张摘兴，朱波，黎　芹　（合ｔＥ－Ｅ业大学电气与自动化工程学院，合肥　要：该文针对风力发电系统提出了一种新的ＭＰＰＴ策略——基于Ｂｏｏｓｔ变换器来实现直驱式永磁同步风力发电　系统（ＰＭＳＧ）的最大功率跟踪。文中详细分析了风力机功率曲线与Ｂｏｏｓｔ变换器占空比之间的关系，提出了占空比　控制的ＭＰＰＴ控制方法。理论分析及其仿真结果表明该方法的正确性与有效性。　关键词：风力发电机；ＭＰＰＴ；Ｂｏｏｓｔ变换器；占空比　中图分类号：ＴＭ３１５　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—６８４８（２０１０）１０—００３６—０４　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ａ　ＭＰＰＴ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｗｉｎｄ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｕｓｉｎｇ　ａ　Ｂｏｏｓｔ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ＺＥＮＧ　Ｆａｎ－ｃｈａｏ，ＺＨＡＮＧ　ｘｉｎｇ，ＺＨＵ　ｂｏ，ＬＩ　Ｑｉｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　ａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈｅｆｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｆＴｅｃｈｎｏｌｏｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｕｔｉｌｉｚｅ　ｗｉｎｄ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍａｘｉｍｕｍｌｙ，ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｐｏｉｎｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｈａｓ　ａｌｒｅａｄｙ　ｂｅｅｎ　ａ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｈｏｔｓｐｏｔ．Ａ　ｎｏｖｅｌ　ＭＰＰＴ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｉｎ　ｗｉｎｄ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　Ｂｏｏｓｔ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ｄｒｉｖｅｎ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｇｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＰＭＳＧ）．Ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｐｏｗｅｒ　ｃｕｒｖｅ　ｏｆ　ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ　ａｎｄ　ｄｕｔｙ－ｃｙｃｌｅ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　Ｂｏｏｓｔ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｄｕｔｙ－ｃｙ—　ｃｌｅ　ＭＰＰＴ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｔｈｅｏｒｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｅｇｙ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｗｉｎｄ　ｔｕｒｂｉｎｅ；Ｍａｘｉｍｕｍ　ｐｏｗｅｒ　ｐｏｉｎｔ　ｔｒａｃｋｉｎｇ；Ｂｏｏｓｔ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；Ｄｕｔｙ—ｃｙｃｌｅ　０　引　言　为了最大限度地利用风能，可实现ＭＰＦＦ的控　制技术已成为研究的热点。自２０世纪末发展起来的　变速恒频技术相对于传统恒速恒频风力发电技术可　速进行比较，并把比较差值送入控制器。由于风机　的机械动态响应较慢，对于惯性较大的大型风力发　电系统，系统的时间常数则太长，以致无法进行有　效的控制　。　针对上述问题本文研究了一种新的ＭＰＰＴ控制　以实现最大风能的捕获，提高输出功率，并减少机　械应力和转矩脉动。变速恒频风力发电方式下风力　发电机组的控制主要分为三段＿１　Ｊ：起动阶段、额定　风速以下阶段和额定风速以上阶段。ＭＰＰＴ控制策略　方法，该方法无需测量风速和转速，使风机吸收功　率变化加快，同时降低了成本和系统的复杂性，减　少了机械应力。本文各章节安排如下，第一节分析　了风机的特性，第二节介绍了最大功率控制系统的　设计，第三节进行了仿真研究并得出结论。　只针对第二段进行控制。传统风力机ＭＰＦＦ控制方　法可概括为两种：分别是依赖于测量风速的直接速　度控制和不依赖测量风速间接速度控制。前一种拓　扑结构是基于存储在微控制器中的最佳功率一转速　曲线＿２－３］，需要测量转速，然后把最优功率和实际　功率进行比较，并把比较的差值送人控制器，最大　功率曲线需要事先通过仿真或试验来测得，这增加　１风力机的特性分析　传统风力机ＭＰＰＴ控制方法如图１所示。　负载　实际应用的成本，且随着使用年限的增加，风力机　特性的变化，其精度也难以保证。后一种方法需要　测量风速，通过计算出最优转速与所测得的实际转　（ａ）直接速度控制　收稿日期：２００９—１１—２０　基金项目：“十一五”国家科技支撑计划（２００６ＢＡＡＯ１Ａ１８）　・３６・