基于模糊控制离网式

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1、基于模糊控制离网式小型风电系统MPPT研究ResearchonMPPTofStand-aloneSmallSizeWindEnergyConversionSystemBasedonFuzzyControl朱鹏涛，景有泉，王大伟，张杨俊重庆通信学院（重庆，）ZhuPengtao,JingYouquan,WangDawei,ZhangYangjunTheCommunicationInstituteofChongqing,(Chongqing)摘要：分析了离网式小型风电系统发电过程中MPPT（最大功率点跟踪）原

2、理，以及当前获得MPP（最大功率点）的常规方法。模糊控制具有适应性强，鲁棒性好，不依靠被控对象精确模型等特点，适合风电系统输出非线性的特征。本文提出一种基于模糊控制的MPPT实现方法，论述模糊控制器的结构、模糊决策与推理过程。Matlab仿真结果表明，利用模糊控制法实现MPPT响应速度快，稳态性能好。关键词：离网式小型风电系统MPPT模糊控制MPPAbstract:ThetheoryofMPPTandtheexistingconventionalwaystogettheMPPwhenpowerisgene

3、ratedbystand-alonesmallsizewindenergyconversionsystemareanalyzed.Fuzzycontrolisprovidedwiththestrongadaptability,goodrobustnessanditdoesnotneedtodependonthecontrolledobiectoftheaccuratemodel.So,itissuitableforthenon—lineafitycharacteristicinwindpowersuppl

4、y.Inthispaper,themethodofrealizingMPPTbasedonfuzzycontrolisputforward,andstructureofthefuzzycontroller,fuzzydecision-makingandreasoningarediscussed.Simulationofmatlabresultsshowthatthesystemhasthegoodperformanceofdynamicresponseandsteadyproperty.Keywords:

5、Stand-alonesmallsizewindenergyconversionsystem,MPPT,Fuzzycontro,MPP［中图分类号］TK8［文献标识码］A文章编号：1561-0349（2011）03-1引言当今世界，快速发展的经济使煤、石油、天然气等一次能源的消耗迅猛增长，能源危机日趋严重，越来越多的国家开始关注能源利用及转换效率问题。风能是一种便捷有效、兼顾能量增容和环保要求的新型能源。但是，由于离网式小型风电系统输出非线性等特点，导致转换效率很低。为了让风电系统在同样的风速下输出更多的

6、电能，提出了MPPT问题。MPPT本质上是一个寻优过程。通过测量电压、电流和功率，以及比较它们之间的变化关系，决定当前工作点与最大功率点的位置关系，然后控制电流(或电压)向最大功率点移动，最后控制电流(或电压)在峰值功率点附近一定范围内来回摆动。当前，常用的获得MPP的方法有最佳叶尖速比控制法、最佳功率曲线控制法及爬山搜索控制法等。它们存在的问题在于：控制结构复杂，控制精度不高。本文提出采用模糊控制可以克服上述缺点。模糊控制适应性强，鲁棒性好，作为一种新的控制思想，非常适合用于离网式小型风力发电这种包含不

7、确定量，而且很难用精确的数学模型描述出来的系统。2风力机特性风力机的基本特性，通常用叶尖速比与风能利用系数之间的关系来表示，即曲线。根据贝茨理论，风能利用系数的最大值为=0.593。（1）=（2）实际上风力机不可能将桨叶旋转的风能全部转变为轴的机械能，能量的转换将导致功率的下降，它随所采用的风力机和发电机的型式而异。因此，风力机的实际风能利用系数<0.593。风力机实际能得到的有功功率输出是：（3）式中：为风能利用系数；为空气密度，单位kg/m3；为风轮半径，单位m；为风速，单位m/s。风能利用系数反映了

8、风力机吸收风能的效率，它是一个与风速、叶片转速和桨叶节距角有关的量。当这些因素发生变化时，发生变化，风力机的运行点及其运行效率相应发生变化。为了便于讨论的特性，定义风力机的另一个重要参数叶尖速比，即叶片的叶尖速度与风速之比：（4）式中：为叶尖比；为风力机角速度，单位rad/s；为风力机的转速，单位r/min。如果保持节距角不变，风能利用系数只与叶尖速比有关，可以用一条曲线来描述风力机的空气动力特性。典型的关系曲线如图1所示。从