应用于风电转换的最大功率跟踪系统的设计摘要：提出一种风力发电机（WG）的最大功率跟踪系统（MPPT），它由高效直/直 BUCK 变换器与基于单片机实现 MPPT 功能的控制单元组成。该方法的优点是，无需知道风力发电机的最优功率特性或风速，且发电机速度可调。因此，该系统具有高可靠性、低复杂度和低能耗，并且减轻了风电机的机械压力。实验结果表明，相比于风电机经由整流器直接与蓄电池相连的方法，该系统发电机输出功率近似最优，增加了 11%-50%。因此风能可以得到更好的开发，尤其是风速较低的情况。索引词： BUCK 变换器最大功率跟踪（MPPT）单片机 风力发电（WG）一、引言风力发电机组（WGs）广泛应用于远距离负载的电力供应自治系统和并网装置中。尽管风力发电相比于光电，设备损耗较低，但凭借高效的功率转换，总的系统损耗仍可以得到大幅度的降低和控制，从而在现有的大气压条件下得到最优功率。通过改变叶片节距角，风电机的功率可以用机械的方法控制[1]。然而，特别是小型独立风力发电系统，需要一种不寻常的、特别构造的风电机。普遍使用的风电机控制系统[2]-[4]如图 1(a)所示。这种拓扑基于最优功率-转速特性，功率-转速特性通常被存储在单片机中。测得风电机转速后就可以计算出最优输出功率，并与其实际输出功率进行比较。最终误差用于控制电力接口。文献[5]中可找到类似的方案，发电机输出功率测出后，就可以由最优功率-转速特性推导出可产生最优功率的目标转速。目标转速与实际转速进行比较得到的差值用于控制 DC/DC 功率变换器。这种控制算法已经在 PC 机上借助LabVIEW 运行实现。图 1 最大风能跟踪方法（a）基于转速测量控制系统 （b）基于风速测量控制系统永磁风力发电系统中，输出电流和电压均与电磁转矩和转速成比例。文献[6]和[7]中，转速可由测得的发电机输出电压计算得到，而最优输出电流则根据电流-转速的近似最优特性计算得到。计算电流与实际电流的差值用于控制DC/DC 变换器。上述方法的缺点在于，所依靠的风电机最优功率特性通常精度不高，并且随着转轴老化而改变。另外一种方法，通过测试控制信号在由功率特性所得数值周围的扰动，用双层神经网络对预编的风电机功率特性进行实时校正。然而，在实际运行条件下，风速变化很快，需要持续不断的神经网络测试，这会导致精度和控制速度的下降。基于风速测量的控制系统如图 1(b)所示。测得风速，并计算出产生最大功率所需的转速。转速同样被测量，并与计算...
