[发明专利]基于占空比的小型风力发电机MPPT优化控制方法

摘要

本发明涉及一种基于占空比的小型风力发电机MPPT优化控制方法，该方法应用于与小型风力发电机相连接的升降压变换器中，在小型风力发电机的每一工作周期中首先基于P‑D曲线的斜率确定追踪方式以及追踪步长，再基于P‑D曲线的斜率和小型风力发电机的输出功率确定升降压变换器的PWM信号占空比的变化方向，最终得到下一工作周期中升降压变换器的PWM信号的占空比，实现最大功率点跟踪控制。本发明实现了风能追踪的高稳定性和高响应速度，工作风速范围广，能够最大限度利用风能，带负载能力强，能够在较宽的风速范围追踪最大风能。

主权项

一种基于占空比的小型风力发电机MPPT优化控制方法，用于对小型风力发电机进行最大功率点跟踪控制，其特征在于：所述基于占空比的小型风力发电机MPPT优化控制方法应用于与小型风力发电机相连接的升降压变换器中，在所述小型风力发电机的每一工作周期中均执行以下步骤：步骤1：对所述小型风力发电机的第k个工作周期所输出电压U(k)和电流I(k)进行采样，接着执行步骤2；步骤2：根据第k个工作周期采样的所述小型风力发电机输出的电压U(k)和电流I(k)计算其第k个工作周期的功率值P(k)，并进一步计算出第k个工作周期的功率值P(k)与第k‑1个工作周期的功率值P(k‑1)之间的功率偏差值dP(k)；计算第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)与第k‑1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k‑1)之间的占空比偏差值dD(k)，接着执行步骤3；步骤3：根据第k个工作周期的所述功率偏差值dP(k)和所述占空比偏差值dD(k)得到第k个工作周期对应的P‑D曲线斜率的采样值并对其进行低通滤波而得到滤波后的斜率值接着执行步骤4；步骤4：比较所述滤波后的斜率值的绝对值与缩放系数K，若则执行步骤5，若则执行步骤6；步骤5：确定采用定步长调节方式，并确定步长值ΔD(k)为预设步长D，接着执行步骤7；步骤6：确定采用变步长调节方式，并根据调节系数L确定步长值ΔD(k)，接着执行步骤7；步骤7：比较所述占空比偏差值的绝对值|dD(k)|与预设的第一正数阈值ε1，若|dD(k)|＞ε1，则执行步骤8，若|dD(k)|≤ε1，则执行步骤13；步骤8：判断滤波后的斜率值是否等于0，若是，则执行步骤9，若否，则执行步骤10；步骤9：根据第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)计算得到第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)＝D(k)，接着执行步骤18；步骤10：判断滤波后的斜率值是否大于0，若是，则执行步骤11，若否，则执行步骤12；步骤11：根据第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)和步骤5或步骤6中确定的步长值ΔD(k)，计算得到第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)＝D(k)+ΔD(k)，接着执行步骤18；步骤12：根据第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)和步骤5或步骤6中确定的步长值ΔD(k)，计算得到第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)＝D(k)‑ΔD(k)，接着执行步骤18；步骤13：比较所述功率偏差值的绝对值|dP(k)|与预设的第二正数阈值ε2，若|dP(k)|≤ε2，则执行步骤14，若|dP(k)|＞ε2，则执行步骤15；步骤14：根据第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)计算得到第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)＝D(k)，接着执行步骤18；步骤15：判断所述功率偏差值dP(k)是否大于第二正数阈值ε2，若是，则执行步骤16，若否，则执行步骤17；步骤16：根据第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)和步骤5或步骤6中确定的步长值ΔD(k)，计算得到第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)＝D(k)+ΔD(k)，接着执行步骤18；步骤17：根据第k个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)和步骤5或步骤6中确定的步长值ΔD(k)，计算得到第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)＝D(k)‑ΔD(k)，接着执行步骤18；步骤18：将第k个工作周期中所述小型风力发电机输出电压U(k)和电流I(k)、所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k)、滤波后的斜率值以及计算出的第k+1个工作周期中所述升降压变换器的PWM信号的占空比D(k+1)进行赋值以供第k+1个所述工作周期计算使用。