考慮損耗的風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制策略研究

胡 林

(安徽省?；鄱嗄茉赐顿Y建設(shè)有限公司,安徽 合肥 230041

0 引 言

在傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制中，由于未考慮到損耗對(duì)其控制的影響，導(dǎo)致風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制波特率低。為解決傳統(tǒng)控制方法中存在的不足，以考慮損耗為前提，設(shè)計(jì)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制策略，致力于提高其控制波特率。

1 風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行原理

在實(shí)施風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制過(guò)程中，必須預(yù)先明確風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行原理。風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行原理示意圖，如圖1所示。

圖1 風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行原理圖

基于圖1所示的風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行原理，在考慮損耗的情況下，設(shè)計(jì)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制策略，具體內(nèi)容如下文所述。

2 考慮損耗的風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制策略

2.1 采集風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)

在風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制中，預(yù)先采集風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)，并將采集到的信號(hào)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到控制主站，由控制主站根據(jù)分析上報(bào)的風(fēng)電系統(tǒng)控制信號(hào)，確定風(fēng)電系統(tǒng)控制頻率以及控制區(qū)段[1]。通過(guò)分析控制數(shù)據(jù)可知，在控制過(guò)程中線路必然會(huì)出現(xiàn)損耗，因此下述需要處理采集到的控制數(shù)據(jù)。

2.2 考慮損耗下跟蹤風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制最大功率點(diǎn)

在采集風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)MPPT，在考慮損耗的前提下，跟蹤風(fēng)電系統(tǒng)控制最大功率點(diǎn)。MPPT控制器調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖，如圖2所示。

圖2 MPPT控制器調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖

結(jié)合圖2所示，考慮損耗下，通過(guò)MPPT控制器，跟蹤風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制最大功率點(diǎn)，以此作為控制最高電壓電流值。

2.3 建立風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制協(xié)議

在完成考慮損耗跟蹤風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制最大功率點(diǎn)后，本文將應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)，遵循高級(jí)協(xié)議內(nèi)容，在支持多路同步自動(dòng)化控制的行為上，對(duì)循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行具體限制[2]。本文建立的PPI風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制協(xié)議具體信息見(jiàn)表1。

表1 PPI風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制協(xié)議具體信息

結(jié)合表1所示，考慮到實(shí)際風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制過(guò)程中信息量不大,上述建立的PPI高級(jí)控制協(xié)議即可滿足風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制需求。

2.4 發(fā)送風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)

為進(jìn)一步提高風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制效率，以建立的風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制協(xié)議為數(shù)據(jù)傳輸通道，基于單片機(jī)發(fā)送風(fēng)電系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)[3]?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)的集成功能，在相同結(jié)點(diǎn)數(shù)以及相同元器件數(shù)目的條件下，考慮損耗，根據(jù)不同運(yùn)行指標(biāo)的變換，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)控制低通、高通以及帶通三組形式的放大器參數(shù)進(jìn)行選擇。為了滿足風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制的智能化程度，本文選用的MPPT微控制器具有自動(dòng)斷開(kāi)的功能。由上述得出，基于單片機(jī)技術(shù)通過(guò)在風(fēng)電系統(tǒng)中設(shè)置8個(gè)固定節(jié)點(diǎn)，node+和node-分別占用2個(gè)三位二進(jìn)制代碼。Value指的是對(duì)應(yīng)器件的數(shù)值，占用1個(gè)九位二進(jìn)制代碼?；趩纹瑱C(jī)，對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行不僅可實(shí)施直線運(yùn)動(dòng)控制，也可實(shí)現(xiàn)智能化的曲線圓周控制。單片機(jī)技術(shù)在風(fēng)電系統(tǒng)控制中最主要的應(yīng)用為負(fù)責(zé)發(fā)送風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)，在通信協(xié)議上采用自由端口模式，通信協(xié)議中的內(nèi)容則利用語(yǔ)句表來(lái)進(jìn)行編程。通過(guò)狀態(tài)字節(jié)表示傳輸能力；通過(guò)傳輸?shù)刂繁硎緮?shù)據(jù)的傳輸目標(biāo)；利用數(shù)據(jù)字節(jié)配置通信端口?；趩纹瑱C(jī)技術(shù)發(fā)送風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)匯編語(yǔ)言，如圖3所示。

圖3 發(fā)送風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)匯編語(yǔ)言圖

根據(jù)圖3所示，基于單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行端口通信控制操作，發(fā)送風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)，從而完成風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制數(shù)據(jù)傳輸。

2.5 實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制

在對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行MPPT控制時(shí)，本文將控制策略劃分為風(fēng)速控制和負(fù)荷控制兩個(gè)部分，采用集中控制與分散控制相結(jié)合的方式，協(xié)調(diào)兩種不同控制對(duì)象的策略。將負(fù)荷控制作為分散控制的主要控制對(duì)象，將風(fēng)速控制作為集中控制的主要控制對(duì)象。明確主要控制對(duì)象后，利用計(jì)算機(jī)接口控制風(fēng)電系統(tǒng)，通過(guò)映射出2個(gè)四位數(shù)的八進(jìn)制數(shù)，最終獲得在每個(gè)控制點(diǎn)位上的控制數(shù)據(jù)。再利用特定的變量數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，形成區(qū)域性的映射。將風(fēng)電系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具體的參數(shù)控制，用戶只需事先將規(guī)定的控制限制輸入到風(fēng)電系統(tǒng)當(dāng)中，通過(guò)風(fēng)電系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)是否執(zhí)行控制參數(shù)的改變。再利用計(jì)算機(jī)的端口狀態(tài)存儲(chǔ)控制數(shù)據(jù)及控制信息，并將其輸入到相應(yīng)的映射區(qū)域當(dāng)中，通過(guò)在區(qū)域映射中對(duì)應(yīng)的控制語(yǔ)義、詞義等分析得出正確的控制結(jié)果，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制功能。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

構(gòu)建實(shí)例分析，實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇某風(fēng)電系統(tǒng)，該風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示。

圖4 風(fēng)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合圖4所示，本次實(shí)例分析具體流程為：首先，使用本文考慮損耗下設(shè)計(jì)方法MPPT控制風(fēng)電系統(tǒng)，通過(guò)MATALB測(cè)試控制波特率，并記錄，將其設(shè)為實(shí)驗(yàn)組；再使用傳統(tǒng)方法MPPT控制風(fēng)電系統(tǒng)，同樣通過(guò)MATALB測(cè)試控制波特率，并記錄，將其設(shè)為對(duì)照組。由此可見(jiàn)，本次實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容為測(cè)試兩種系統(tǒng)的控制波特率，控制波特率數(shù)值越高證明該系統(tǒng)的控制效率越高。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表2。

表2 控制波特率對(duì)比表

通過(guò)表2可知，本文設(shè)計(jì)的控制方法控制波特率明顯高于對(duì)照組。由此可見(jiàn)，考慮損耗后的控制方法能夠在限定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的高效控制，具有推廣價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)例分析的方式，證明了設(shè)計(jì)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制方法在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。因此，有理由相信通過(guò)本文設(shè)計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)風(fēng)電系統(tǒng)MPPT控制中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現(xiàn)為未對(duì)本次控制波特率測(cè)定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，以致未能進(jìn)一步提高控制波特率測(cè)定結(jié)果的可信度。這一點(diǎn)，在未來(lái)針對(duì)此方面的研究中需加以補(bǔ)足。此后，還需要對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，以此為提高風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量提供建議。