考慮損耗的風電系統MPPT控制策略研究

胡 林

(安徽省福慧多能源投資建設有限公司,安徽 合肥 230041

0 引 言

在傳統風電系統MPPT控制中，由于未考慮到損耗對其控制的影響，導致風電系統MPPT控制波特率低。為解決傳統控制方法中存在的不足，以考慮損耗為前提，設計風電系統MPPT控制策略，致力于提高其控制波特率。

1 風電系統運行原理

在實施風電系統MPPT控制過程中，必須預先明確風電系統運行原理。風電系統運行原理示意圖，如圖1所示。

圖1 風電系統運行原理圖

基于圖1所示的風電系統運行原理，在考慮損耗的情況下，設計風電系統MPPT控制策略，具體內容如下文所述。

2 考慮損耗的風電系統MPPT控制策略

2.1 采集風電系統MPPT控制數據

在風電系統MPPT控制中，預先采集風電系統MPPT控制數據，并將采集到的信號通過通信網絡傳遞到控制主站，由控制主站根據分析上報的風電系統控制信號，確定風電系統控制頻率以及控制區段[1]。通過分析控制數據可知，在控制過程中線路必然會出現損耗，因此下述需要處理采集到的控制數據。

2.2 考慮損耗下跟蹤風電系統MPPT控制最大功率點

在采集風電系統MPPT控制數據的基礎上，通過MPPT，在考慮損耗的前提下，跟蹤風電系統控制最大功率點。MPPT控制器調節過程示意圖，如圖2所示。

圖2 MPPT控制器調節過程示意圖

結合圖2所示，考慮損耗下，通過MPPT控制器，跟蹤風電系統MPPT控制最大功率點，以此作為控制最高電壓電流值。

2.3 建立風電系統MPPT控制協議

在完成考慮損耗跟蹤風電系統MPPT控制最大功率點后，本文將應用通信網絡，遵循高級協議內容，在支持多路同步自動化控制的行為上，對循環的次數進行具體限制[2]。本文建立的PPI風電系統MPPT控制協議具體信息見表1。

表1 PPI風電系統MPPT控制協議具體信息

結合表1所示，考慮到實際風電系統MPPT控制過程中信息量不大,上述建立的PPI高級控制協議即可滿足風電系統MPPT控制需求。

2.4 發送風電系統MPPT控制數據

為進一步提高風電系統MPPT控制效率，以建立的風電系統MPPT控制協議為數據傳輸通道，基于單片機發送風電系統控制數據[3]。基于單片機技術的集成功能，在相同結點數以及相同元器件數目的條件下，考慮損耗，根據不同運行指標的變換，對風電系統控制低通、高通以及帶通三組形式的放大器參數進行選擇。為了滿足風電系統MPPT控制的智能化程度，本文選用的MPPT微控制器具有自動斷開的功能。由上述得出，基于單片機技術通過在風電系統中設置8個固定節點，node+和node-分別占用2個三位二進制代碼。Value指的是對應器件的數值，占用1個九位二進制代碼。基于單片機，對風電系統運行不僅可實施直線運動控制，也可實現智能化的曲線圓周控制。單片機技術在風電系統控制中最主要的應用為負責發送風電系統MPPT控制數據，在通信協議上采用自由端口模式，通信協議中的內容則利用語句表來進行編程。通過狀態字節表示傳輸能力；通過傳輸地址表示數據的傳輸目標；利用數據字節配置通信端口。基于單片機技術發送風電系統MPPT控制數據匯編語言，如圖3所示。

圖3 發送風電系統MPPT控制數據匯編語言圖

根據圖3所示，基于單片機技術進行端口通信控制操作，發送風電系統MPPT控制數據，從而完成風電系統MPPT控制數據傳輸。

2.5 實現風電系統MPPT控制

在對風電系統進行MPPT控制時，本文將控制策略劃分為風速控制和負荷控制兩個部分，采用集中控制與分散控制相結合的方式，協調兩種不同控制對象的策略。將負荷控制作為分散控制的主要控制對象，將風速控制作為集中控制的主要控制對象。明確主要控制對象后，利用計算機接口控制風電系統，通過映射出2個四位數的八進制數，最終獲得在每個控制點位上的控制數據。再利用特定的變量數據對風電系統控制數據進行映射，形成區域性的映射。將風電系統控制數據轉換為具體的參數控制，用戶只需事先將規定的控制限制輸入到風電系統當中，通過風電系統自動檢測是否執行控制參數的改變。再利用計算機的端口狀態存儲控制數據及控制信息，并將其輸入到相應的映射區域當中，通過在區域映射中對應的控制語義、詞義等分析得出正確的控制結果，實現風電系統MPPT控制功能。

3 實例分析

3.1 實驗準備

構建實例分析，實驗對象選擇某風電系統，該風電系統結構示意圖，如圖4所示。

圖4 風電系統結構示意圖

結合圖4所示，本次實例分析具體流程為：首先，使用本文考慮損耗下設計方法MPPT控制風電系統，通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設為實驗組；再使用傳統方法MPPT控制風電系統，同樣通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設為對照組。由此可見，本次實驗主要內容為測試兩種系統的控制波特率，控制波特率數值越高證明該系統的控制效率越高。

3.2 實驗結果與分析

整理實驗數據，見表2。

表2 控制波特率對比表

通過表2可知，本文設計的控制方法控制波特率明顯高于對照組。由此可見，考慮損耗后的控制方法能夠在限定時間內實現對風電系統的高效控制，具有推廣價值。

4 結束語

本文通過實例分析的方式，證明了設計風電系統MPPT控制方法在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統風電系統MPPT控制中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次控制波特率測定結果的精密度與準確度進行檢驗，以致未能進一步提高控制波特率測定結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中需加以補足。此后，還需要對風電系統的優化設計提出深入研究，以此為提高風電系統的運行質量提供建議。