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1、基于模糊控制離網(wǎng)式小型風(fēng)電系統(tǒng)MPPT研究ResearchonMPPTofStand-aloneSmallSizeWindEnergyConversionSystemBasedonFuzzyControl朱鵬濤，景有泉，王大偉，張楊俊重慶通信學(xué)院（重慶，400035）ZhuPengtao,JingYouquan,WangDawei,ZhangYangjunTheCommunicationInstituteofChongqing,(Chongqing400035)摘要：分析了離網(wǎng)式小型風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)電過程中MPPT（
2、最大功率點(diǎn)跟蹤）原理，以及當(dāng)前獲得MPP（最大功率點(diǎn)）的常規(guī)方法。模糊控制具有適應(yīng)性強(qiáng)，魯棒性好，不依靠被控對(duì)象精確模型等特點(diǎn)，適合風(fēng)電系統(tǒng)輸出非線性的特征。本文提出一種基于模糊控制的MPPT實(shí)現(xiàn)方法，論述模糊控制器的結(jié)構(gòu)、模糊決策與推理過程。Matlab仿真結(jié)果表明，利用模糊控制法實(shí)現(xiàn)MPPT響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)性能好。關(guān)鍵詞：離網(wǎng)式小型風(fēng)電系統(tǒng)MPPT模糊控制MPPAbstract:ThetheoryofMPPTandtheexistingconventionalwaystogettheMPPwhenpower
3、isgeneratedbystand-alonesmallsizewindenergyconversionsystemareanalyzed.Fuzzycontrolisprovidedwiththestrongadaptability,goodrobustnessanditdoesnotneedtodependonthecontrolledobiectoftheaccuratemodel.So,itissuitableforthenon—lineafitycharacteristicinwindpowersu
4、pply.Inthispaper,themethodofrealizingMPPTbasedonfuzzycontrolisputforward,andstructureofthefuzzycontroller,fuzzydecision-makingandreasoningarediscussed.Simulationofmatlabresultsshowthatthesystemhasthegoodperformanceofdynamicresponseandsteadyproperty.Keywords:
5、Stand-alonesmallsizewindenergyconversionsystem,MPPT,Fuzzycontro,MPP［中圖分類號(hào)］TK8［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A文章編號(hào)：1561-0349（2011）03-1引言當(dāng)今世界，快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)使煤、石油、天然氣等一次能源的消耗迅猛增長，能源危機(jī)日趨嚴(yán)重，越來越多的國家開始關(guān)注能源利用及轉(zhuǎn)換效率問題。風(fēng)能是一種便捷有效、兼顧能量增容和環(huán)保要求的新型能源。但是，由于離網(wǎng)式小型風(fēng)電系統(tǒng)輸出非線性等特點(diǎn)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率很低。為了讓風(fēng)電系統(tǒng)在同樣的風(fēng)速下輸出更多的電能，
6、提出了MPPT問題。MPPT本質(zhì)上是一個(gè)尋優(yōu)過程。通過測量電壓、電流和功率，以及比較它們之間的變化關(guān)系，決定當(dāng)前工作點(diǎn)與最大功率點(diǎn)的位置關(guān)系，然后控制電流(或電壓)向最大功率點(diǎn)移動(dòng)，最后控制電流(或電壓)在峰值功率點(diǎn)附近一定范圍內(nèi)來回?cái)[動(dòng)。當(dāng)前，常用的獲得MPP的方法有最佳葉尖速比控制法、最佳功率曲線控制法及爬山搜索控制法等。它們存在的問題在于：控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制精度不高。本文提出采用模糊控制可以克服上述缺點(diǎn)。模糊控制適應(yīng)性強(qiáng)，魯棒性好，作為一種新的控制思想，非常適合用于離網(wǎng)式小型風(fēng)力發(fā)電這種包含不確定量，而且
7、很難用精確的數(shù)學(xué)模型描述出來的系統(tǒng)。2風(fēng)力機(jī)特性風(fēng)力機(jī)的基本特性，通常用葉尖速比與風(fēng)能利用系數(shù)之間的關(guān)系來表示，即曲線。根據(jù)貝茨理論，風(fēng)能利用系數(shù)的最大值為=0.593。（1）=（2）實(shí)際上風(fēng)力機(jī)不可能將槳葉旋轉(zhuǎn)的風(fēng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)檩S的機(jī)械能，能量的轉(zhuǎn)換將導(dǎo)致功率的下降，它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異。因此，風(fēng)力機(jī)的實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù)<0.593。風(fēng)力機(jī)實(shí)際能得到的有功功率輸出是：（3）式中：為風(fēng)能利用系數(shù)；為空氣密度，單位kg/m3；為風(fēng)輪半徑，單位m；為風(fēng)速，單位m/s。風(fēng)能利用系數(shù)反映了風(fēng)力機(jī)吸收風(fēng)能的效
8、率，它是一個(gè)與風(fēng)速、葉片轉(zhuǎn)速和槳葉節(jié)距角有關(guān)的量。當(dāng)這些因素發(fā)生變化時(shí)，發(fā)生變化，風(fēng)力機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)及其運(yùn)行效率相應(yīng)發(fā)生變化。為了便于討論的特性，定義風(fēng)力機(jī)的另一個(gè)重要參數(shù)葉尖速比，即葉片的葉尖速度與風(fēng)速之比：（4）式中：為葉尖比；為風(fēng)力機(jī)角速度，單位rad/s；為風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位r/min。如果保持節(jié)距角不變，風(fēng)能利用系數(shù)只與葉尖速比有關(guān)，可以用一條曲線來描述風(fēng)力機(jī)的空氣動(dòng)力特性。典型
