CN104653396A - 一种基于风机功率的mppt控制系统 - Google Patents

一种基于风机功率的mppt控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104653396A
CN104653396A CN201510033529.8A CN201510033529A CN104653396A CN 104653396 A CN104653396 A CN 104653396A CN 201510033529 A CN201510033529 A CN 201510033529A CN 104653396 A CN104653396 A CN 104653396A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
wind
plc
control system
fan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510033529.8A
Other languages
English (en)
Inventor
淮文军
王月鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Vocational University
Original Assignee
Suzhou Vocational University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Vocational University filed Critical Suzhou Vocational University
Priority to CN201510033529.8A priority Critical patent/CN104653396A/zh
Publication of CN104653396A publication Critical patent/CN104653396A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05B2270/329—Azimuth or yaw angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2270/00—Control
    • F05B2270/40—Type of control system
    • F05B2270/402—Type of control system passive or reactive, e.g. using large wind vanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于风机功率的MPPT控制系统，包括：一种风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。通过上述方式，本发明能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。

Description

一种基于风机功率的MPPT控制系统
技术领域
本发明涉及新能源领域，特别是涉及一种基于风机功率的MPPT控制系统。
背景技术
由于石油能源的逐渐枯竭，以及在使用中伴随着污染问题，开发以风力发电为代表的新能源发电技术受到了高度的重视。风力发电机组是可以将气流能量转换成电能的装置。首先是在风流的驱动下，风力机风轮就会转动，获得机械功率；其次由风轮驱动旋转电机，即发电机，产生电能。但是，风力发电机组在工作的过程中因风速风向和空气密度变化产生的最大稳态功率变化。进而导致电网内的有功功率变化，会影响到电网频率。因此，对风机的功率控制是风力发电过程中不可缺少的环节。
为了避免最大稳态功率的变化对电网频率产生影响。目前，已有利用MPPT太阳能控制器控制电磁转矩来实现最大功率追踪控制的技术。根据风力发电机和boost变换器的输出特性，在变风速的条件下，通过给定最佳机械转矩，直接计算最优占空比，控制风机电磁转矩，实现最大功率追踪控制。
但利用MPPT太阳能控制器控制电磁转矩来实现最大功率追踪控制的技术，对硬件要求比较高，算法复杂难以实现；且跟踪精度比较低，不适应风速突然变换的情况。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于风机功率的MPPT控制系统，能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于风机功率的MPPT控制系统，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。
优选的是，所述PLC控制器根据风向和风轮角度计算出偏航角度差；偏航角度差大于角度差的允许值，进行正常偏航控制；当偏航角度差在允许角度差之内，完成对风；对风完成之后，随机施加偏航干扰信号，通过变步长PID计算出当段时期与上一时期的功率差值∆P；∆P>0,沿着偏航干扰的方向动作；∆P<0,沿着偏航干扰的反方向动作，如此循环，找到最大功率点。
优选的是，所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
本发明的有益效果是：本发明能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
附图说明
图1是本发明一种基于风机功率的MPPT控制系统结构示意图；
图2是本发明一种基于风机功率的MPPT控制系统的控制系统算法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
一种基于风机功率的MPPT控制系统，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
在风机启动过后，通过读取传感器风速和风向实时变化值。将风速和风向的大小传给PLC控制器，PLC控制器根据风向和风轮角度计算出偏航角度差；如果偏航角度差大于角度差的允许值，则进行正常偏航控制。当偏航角度差在允许角度差之内，则认为已经完成对风。在对风完成之后，随机施加一个偏航干扰信号。通过变步长PID计算出这个时期与上一时期的功率的差值∆P；如果∆P>0,则沿着偏航干扰的方向动作；如果∆P<0,则沿着偏航干扰的反方向动作。一直如此循环，直到找到最大的功率点。当风向变化的时候，通过判断角度差，继续进行正常偏航，对正风向后，继续进行MPPT功率控制。
本发明能够通过偏航来完成最大稳态功率的控制；算法简单、响应速度较快，能够快速对风，且容易实现。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于风机功率的MPPT控制系统，其特征在于，包括：风速风向传感器、PLC控制器和偏航执行机构；所述风速风向传感器读取出风速和风向的数据传给所述PLC控制器；所述PLC控制器中设有变步长PID闭环控制，PLC控制器使用PID算法通过控制所述偏航执行机构的偏航角度完成最大功率调节。
2.根据权利要求1所述的一种基于风机功率的MPPT控制系统，其特征在于：所述PLC控制器根据风向和风轮角度计算出偏航角度差；偏航角度差大于角度差的允许值，进行正常偏航控制；当偏航角度差在允许角度差之内，完成对风；对风完成之后，随机施加偏航干扰信号，通过变步长PID计算出当段时期与上一时期的功率差值∆P；∆P>0,沿着偏航干扰的方向动作；∆P<0,沿着偏航干扰的反方向动作，如此循环，找到最大功率点。
3.根据权利要求2所述的一种基于风机功率的MPPT控制系统，其特征在于：所述风速风向传感器为DCF01A/DCF01C风速风向传感器。
CN201510033529.8A 2015-01-23 2015-01-23 一种基于风机功率的mppt控制系统 Pending CN104653396A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510033529.8A CN104653396A (zh) 2015-01-23 2015-01-23 一种基于风机功率的mppt控制系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510033529.8A CN104653396A (zh) 2015-01-23 2015-01-23 一种基于风机功率的mppt控制系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104653396A true CN104653396A (zh) 2015-05-27

Family

ID=53244920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510033529.8A Pending CN104653396A (zh) 2015-01-23 2015-01-23 一种基于风机功率的mppt控制系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104653396A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107795433A (zh) * 2016-08-31 2018-03-13 北京天诚同创电气有限公司 风力发电机偏航控制方法、装置及系统
CN110318947A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航控制方法、设备及系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101012809A (zh) * 2007-02-08 2007-08-08 上海交通大学 基于风向标和输出功率的风力机偏航控制方法
CN101806282A (zh) * 2010-03-08 2010-08-18 江苏省电力试验研究院有限公司 基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系统
CN102213182A (zh) * 2011-05-12 2011-10-12 北京金风科创风电设备有限公司 偏航误差角获得方法及偏航控制方法/装置和风力发电机组
CN102536655A (zh) * 2012-02-15 2012-07-04 三一电气有限责任公司 控制器、漂浮式风力发电机组及其控制方法
CN103195651A (zh) * 2013-03-11 2013-07-10 山东电力集团公司济宁供电公司 一种基于pi调节的风力发电机优化控制系统及控制方法
EP2696067A2 (en) * 2012-08-06 2014-02-12 General Electric Company Wind turbine yaw control within wind farm

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101012809A (zh) * 2007-02-08 2007-08-08 上海交通大学 基于风向标和输出功率的风力机偏航控制方法
CN101806282A (zh) * 2010-03-08 2010-08-18 江苏省电力试验研究院有限公司 基于最佳风能利用的低额定风速风力发电控制系统
CN102213182A (zh) * 2011-05-12 2011-10-12 北京金风科创风电设备有限公司 偏航误差角获得方法及偏航控制方法/装置和风力发电机组
CN102536655A (zh) * 2012-02-15 2012-07-04 三一电气有限责任公司 控制器、漂浮式风力发电机组及其控制方法
EP2696067A2 (en) * 2012-08-06 2014-02-12 General Electric Company Wind turbine yaw control within wind farm
CN103195651A (zh) * 2013-03-11 2013-07-10 山东电力集团公司济宁供电公司 一种基于pi调节的风力发电机优化控制系统及控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107795433A (zh) * 2016-08-31 2018-03-13 北京天诚同创电气有限公司 风力发电机偏航控制方法、装置及系统
CN107795433B (zh) * 2016-08-31 2019-09-13 北京天诚同创电气有限公司 风力发电机偏航控制方法、装置及系统
CN110318947A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航控制方法、设备及系统
CN110318947B (zh) * 2018-03-30 2020-06-09 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组的偏航控制方法、设备及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104074679B (zh) 一种变速变桨距风电机组全风速限功率优化控制方法
CN101900080B (zh) 采用变结构pid变桨控制的风机控制系统
EP2829724B1 (en) Wind turbines and methods for controlling wind turbine loading
CN103032265B (zh) 一种基于极值搜索的风电机组最大出力追踪控制方法
CN102828910B (zh) 风力发电机组的变桨控制方法、装置和风力发电机组
CN102213182A (zh) 偏航误差角获得方法及偏航控制方法/装置和风力发电机组
CN103603767B (zh) 一种基于滑模的极值搜索控制参数自适应调整方法
CN102374118B (zh) 风力发电机组的功率控制方法
CN104454347A (zh) 一种独立变桨距风力发电机桨距角的控制方法
CN110285017A (zh) 一种双电机变桨系统的控制方法及装置
CN103362738A (zh) 变速变桨风力发电机组基于前馈解耦控制的最大功率追踪控制方法
CN103362735A (zh) 变速变桨风力发电机组基于最优阻力矩跟踪的最大功率追踪控制方法
CN103441722B (zh) 一种双馈风电机组的有功控制方法
Azar et al. Renewable Energy Systems: Modelling, Optimization and Control
Sun et al. Maximum wind power tracking of doubly fed wind turbine system based on adaptive gain second-order sliding mode
CN105909469A (zh) 一种减小变桨动作的变速恒频风电机组的限功率控制方法
CN104653396A (zh) 一种基于风机功率的mppt控制系统
CN105484940B (zh) 最大功率点跟踪控制方法及风力发电系统
Datta et al. A study on load frequency control for a hybrid power plant
De Zutter et al. Modeling of active yaw systems for small and medium wind turbines
CN103375332A (zh) 变速变桨风力发电机组最优阻力矩动态优化方法
Tan et al. A Review on Pitch Angle Control Strategy of Variable Pitch Wind Turbines
Wang et al. Sliding mode control for maximum wind energy capture of DFIG-based wind turbine
CN104564522B (zh) 风力发电机组叶片工作角度控制方法
Zine et al. Sliding mode control of wind turbine emulator

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150527