考虑损耗的风电系统MPPT控制策略研究

胡 林

(安徽省福慧多能源投资建设有限公司,安徽 合肥 230041

0 引 言

在传统风电系统MPPT控制中，由于未考虑到损耗对其控制的影响，导致风电系统MPPT控制波特率低。为解决传统控制方法中存在的不足，以考虑损耗为前提，设计风电系统MPPT控制策略，致力于提高其控制波特率。

1 风电系统运行原理

在实施风电系统MPPT控制过程中，必须预先明确风电系统运行原理。风电系统运行原理示意图，如图1所示。

图1 风电系统运行原理图

基于图1所示的风电系统运行原理，在考虑损耗的情况下，设计风电系统MPPT控制策略，具体内容如下文所述。

2 考虑损耗的风电系统MPPT控制策略

2.1 采集风电系统MPPT控制数据

在风电系统MPPT控制中，预先采集风电系统MPPT控制数据，并将采集到的信号通过通信网络传递到控制主站，由控制主站根据分析上报的风电系统控制信号，确定风电系统控制频率以及控制区段[1]。通过分析控制数据可知，在控制过程中线路必然会出现损耗，因此下述需要处理采集到的控制数据。

2.2 考虑损耗下跟踪风电系统MPPT控制最大功率点

在采集风电系统MPPT控制数据的基础上，通过MPPT，在考虑损耗的前提下，跟踪风电系统控制最大功率点。MPPT控制器调节过程示意图，如图2所示。

图2 MPPT控制器调节过程示意图

结合图2所示，考虑损耗下，通过MPPT控制器，跟踪风电系统MPPT控制最大功率点，以此作为控制最高电压电流值。

2.3 建立风电系统MPPT控制协议

在完成考虑损耗跟踪风电系统MPPT控制最大功率点后，本文将应用通信网络，遵循高级协议内容，在支持多路同步自动化控制的行为上，对循环的次数进行具体限制[2]。本文建立的PPI风电系统MPPT控制协议具体信息见表1。

表1 PPI风电系统MPPT控制协议具体信息

结合表1所示，考虑到实际风电系统MPPT控制过程中信息量不大,上述建立的PPI高级控制协议即可满足风电系统MPPT控制需求。

2.4 发送风电系统MPPT控制数据

为进一步提高风电系统MPPT控制效率，以建立的风电系统MPPT控制协议为数据传输通道，基于单片机发送风电系统控制数据[3]。基于单片机技术的集成功能，在相同结点数以及相同元器件数目的条件下，考虑损耗，根据不同运行指标的变换，对风电系统控制低通、高通以及带通三组形式的放大器参数进行选择。为了满足风电系统MPPT控制的智能化程度，本文选用的MPPT微控制器具有自动断开的功能。由上述得出，基于单片机技术通过在风电系统中设置8个固定节点，node+和node-分别占用2个三位二进制代码。Value指的是对应器件的数值，占用1个九位二进制代码。基于单片机，对风电系统运行不仅可实施直线运动控制，也可实现智能化的曲线圆周控制。单片机技术在风电系统控制中最主要的应用为负责发送风电系统MPPT控制数据，在通信协议上采用自由端口模式，通信协议中的内容则利用语句表来进行编程。通过状态字节表示传输能力；通过传输地址表示数据的传输目标；利用数据字节配置通信端口。基于单片机技术发送风电系统MPPT控制数据汇编语言，如图3所示。

图3 发送风电系统MPPT控制数据汇编语言图

根据图3所示，基于单片机技术进行端口通信控制操作，发送风电系统MPPT控制数据，从而完成风电系统MPPT控制数据传输。

2.5 实现风电系统MPPT控制

在对风电系统进行MPPT控制时，本文将控制策略划分为风速控制和负荷控制两个部分，采用集中控制与分散控制相结合的方式，协调两种不同控制对象的策略。将负荷控制作为分散控制的主要控制对象，将风速控制作为集中控制的主要控制对象。明确主要控制对象后，利用计算机接口控制风电系统，通过映射出2个四位数的八进制数，最终获得在每个控制点位上的控制数据。再利用特定的变量数据对风电系统控制数据进行映射，形成区域性的映射。将风电系统控制数据转换为具体的参数控制，用户只需事先将规定的控制限制输入到风电系统当中，通过风电系统自动检测是否执行控制参数的改变。再利用计算机的端口状态存储控制数据及控制信息，并将其输入到相应的映射区域当中，通过在区域映射中对应的控制语义、词义等分析得出正确的控制结果，实现风电系统MPPT控制功能。

3 实例分析

3.1 实验准备

构建实例分析，实验对象选择某风电系统，该风电系统结构示意图，如图4所示。

图4 风电系统结构示意图

结合图4所示，本次实例分析具体流程为：首先，使用本文考虑损耗下设计方法MPPT控制风电系统，通过MATALB测试控制波特率，并记录，将其设为实验组；再使用传统方法MPPT控制风电系统，同样通过MATALB测试控制波特率，并记录，将其设为对照组。由此可见，本次实验主要内容为测试两种系统的控制波特率，控制波特率数值越高证明该系统的控制效率越高。

3.2 实验结果与分析

整理实验数据，见表2。

表2 控制波特率对比表

通过表2可知，本文设计的控制方法控制波特率明显高于对照组。由此可见，考虑损耗后的控制方法能够在限定时间内实现对风电系统的高效控制，具有推广价值。

4 结束语

本文通过实例分析的方式，证明了设计风电系统MPPT控制方法在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。因此，有理由相信通过本文设计，能够解决传统风电系统MPPT控制中存在的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次控制波特率测定结果的精密度与准确度进行检验，以致未能进一步提高控制波特率测定结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中需加以补足。此后，还需要对风电系统的优化设计提出深入研究，以此为提高风电系统的运行质量提供建议。