【摘要】：在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中,最大的難題源于風(fēng)能、負(fù)載都是隨時間呈無規(guī)律變化,這種不確定性給功率控制帶來困難,導(dǎo)致無法確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的最大輸出功率,整個系統(tǒng)運行效率不高。可見,功率控制是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的主要研究方向,具有重要的社會意義和實用價值。為此,本文設(shè)計了新型的變步長擾動MPPT功率控制系統(tǒng),能夠隨風(fēng)能和負(fù)載的隨機(jī)變化對最大輸出功率進(jìn)行跟蹤。系統(tǒng)采用STM32F103控制器,通過調(diào)控PWM波形的占空比來改變Buck變換器的輸出電壓,間接改變負(fù)載特性,讓風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速維持在最佳葉尖速比狀態(tài),能夠最大程度吸收風(fēng)能并輸出該風(fēng)速下的最大功率。本文首先簡述了當(dāng)前世界各國風(fēng)力發(fā)電的基本狀況以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展情況,概括了多種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)組成以及相關(guān)工作原理;其次,提出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率輸出與風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線模型,改進(jìn)了以往變步長擾動MPPT功率控制策略算法并給出了新算法的實現(xiàn)方式,再與其它功率控制策略進(jìn)行對比,從而突出新算法的優(yōu)點;然后,進(jìn)行了軟、硬件電路的設(shè)計與調(diào)試,硬件部分講述了發(fā)電機(jī)、整流器、蓄電池和控制器等的選用類型以及參數(shù)的確定,并給出了具體元器件的型號,軟件部分給出了主程序與各個子程序的流程圖以及各種保護(hù)算法;最后,建立了基于MATLAB仿真軟件的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率控制仿真模型,并針對仿真模型進(jìn)行了兩次實驗。仿真實驗結(jié)果表明,本設(shè)計可以提高風(fēng)電系統(tǒng)運行的高效性與可靠性,具有重要的實際應(yīng)用意義。
[Abstract]:In wind power system, the biggest problem is wind energy. The load changes irregularly with time. This uncertainty makes it difficult to control power and makes it impossible to determine the maximum output power of wind turbine. The operation efficiency of the whole system is not high. Therefore, power control is the main research direction in the field of wind power generation, which has important social significance and practical value. In this paper, a novel variable step perturbed MPPT power control system is designed, which can track the maximum output power with the random variation of wind energy and load. The system adopts STM32F103 controller to change the output voltage of the Buck converter by adjusting the duty cycle of the PWM waveform, and indirectly changes the load characteristics so that the speed of the wind turbine can be maintained in the state of the optimal tip speed ratio. Maximum absorption of wind energy and output of maximum power at that wind speed. In this paper, the basic situation of wind power generation in the world and the development of related technologies are briefly introduced, and the types, structure and related working principles of various wind power systems are summarized. This paper presents a curve model of the relationship between the power output of wind turbine and the change of wind turbine speed, improves the previous algorithm of variable step-size perturbed MPPT power control strategy, and gives the implementation of the new algorithm, and then compares it with other power control strategies. In order to highlight the advantages of the new algorithm, the software and hardware circuits are designed and debugged. The hardware part describes the selection types of generators, rectifiers, batteries and controllers, as well as the determination of parameters. In the software part, the flow chart of main program and each subroutine and various protection algorithms are given. Finally, the simulation model of wind power system power control based on MATLAB simulation software is established. Two experiments were carried out on the simulation model. The simulation results show that the design can improve the efficiency and reliability of wind power system operation, and has important practical significance.
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM315

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本文編號：2287061