最大功率

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最大功率范文第1篇

关键词：功率放大器；热敏电阻；测温电路；功率控制

中图分类号：TN87文献标识码：A文章编号：1005-3824（2014）03-0091-04

0引言

在移动通信过程中，移动设备距离基站时远时近。当移动设备离基站比较远时，需要移动设备具有足够的功率，以便移动设备传出的信息能够传输到基站；当移动设备距离基站较近时，若其功率过大，则可能干扰其他用户。功率控制的目的就是克服“远近效应”，使系统既能维持高质量通信，又不对占用同一信道的其它用户产生不应有的干扰。所以，功率放大器的控制在移动设备的正常运行中显得十分重要。本文介绍了1种新型的功率控制装置，并进行了验证。

1硬件设计

1.1原设计方案

CDMA手机在最大功率时采用了开环功率控制方式，也就是上行链路和下行链路是不闭合的，手机的最大功率由自身来控制。图1为现有技术中移动设备的开环时功率放大器控制电路的示意图。基带处理器指示收发机将特定功率的信号传送到功率放大器，经功率放大器放大后的信号再经由耦合器调整到适当的功率等级，并由天线发送。从耦合器输出的信号还通过检波管/ADC转换成数字信号并反馈回基带处理器。基带处理器根据从检波管/ADC处反馈的信号来判断当前天线发送的信号功率是否合适，并根据判断的结果来指示收发机对其发送的信号功率做出相应的调整，从而实现最大功率控制。现有技术中的耦合器和检波管/ADC构成硬件功率检测电路[1]。

本装置根据当输出功率不同时，同一功率放大器释放的热能不同的原理，经大量实验得出以下结论：在环境温度不变时，功率放大器的表面温度与其输出功率以及发射信号的信道有关。即在特定信道、特定的输出功率以及特定的环境温度下，功率放大器的表面温度是唯一的[2]。信道、输出功率以及环境温度这3个因素中任何1个因素发生变化，功率放大器的表面温度也会随之发生变化[3]。基于这一原理，根据大量实验数据，提出1种通过温度测量来增减功率放大器的输出功率控制装置。增减功率放大器的输出功率通常称为功率放大器的功率补偿。

本装置包括温度检测模块，用于检测所述移动设备的功率放大器的表面温度；功率控制模块，与温度检测模块相耦合，用于根据所述温度检测模块检测到的表面温度，使所述功率放大器的功率得到相应的补偿。如图2所示。

按照图2所示，基带处理器指示收发机发送特定功率的信号，信号经功率放大器放大，并由天线发射。在本实施例中，温度检测模块为测温电路。测温电路与功率放大器相耦合，并将与功率放大器的表面温度相关的数字信号ADC值反馈给基带处理器。将与功率放大器的表面温度相关的模拟信号进行模数转换，即获得该ADC值[4]。在本例中功率控制模块由基带处理器实现。基带处理器中还包括存储器，存储器中存储有温度补偿表。该温度补偿表中列出了最大功率应提高或降低的值，也可以列出最大功率在当前状态下应该达到的值。关于温度补偿表的详细描述参照表1和表2。基带处理器根据从测温电路反馈的信号调用温度补偿表中的相应值，并指示收发机调整其发射功率，从而达到功率控制。

3验证和分析

由于此装置硬件上去掉了检波管和耦合器器件，仅采用测温电路，从而使移动设备射频前端的电路板空间大大减小，硬件成本也大大降低，同时也缩减了手机生产时的最大功率校准项，进一步提高了生产测试效率。

最大功率范文第2篇

【关键词】光伏发电；最大功率点跟踪；模糊控制

0 引言

面对日益枯竭的化石能源和不断恶化的生态环境，人类需要进行第三次能源结构转换，从矿物能源向可再生能源转换，用可再生能源替代矿物能源，用无碳能源、低碳能源替代高碳能源[1]。在不同的外界条件下，光伏电池可运行在不同且唯一的最大功率点（maximum power point，mpp）上。为了最大限度地将光能转化为电能，实现光伏电池的最大功率输出，光伏电池的最大功率点跟踪技术已成为本课题研究的热点。

1 光伏电池特性分析

太阳能电池的基本特性可以用电流和电压的关系曲线来表征，电流、电压之间的关系自然又是通过其他一系列参变量来表征，特别是和投射于太阳能电池表面的日照强度有关，当然也和太阳能电池的温度以及光线的光谱特性等有关。光伏电池的输出电流与输出电压的关系可以由如下公式来表达：

i=iph-i0exp■-1-■（1）

式中：i——光伏电池的输出电流（a）；v——光伏电池板的输出电压（v）；q——一个电子所含的电荷量（l.6×10-19c）；k——波尔兹曼常数（l.38×10-23j/k）；t——光伏电池板表面温度（k）；n——光伏电池板的理想因数（n=1-5）；i0——二极管饱和电流。

在matlab中根据上述公式可以建立光伏电池的仿真模型，光伏电池的matlab仿真模型如图1所示：

图1 光伏电池的matlab仿真模型

图2 光照和温度对太阳能电池的影响

根据光伏电池的matlab仿真模型可以绘制出不同辐照度和不同温度条件下的i-v、p-v曲线如图2所示。其中图（a）、图（c）标注为辐照度，单位为w/m2；图（b）、图（d）标注为阵列表面温度，单位为℃。

从图2四组特性曲线可以看出辐照度主要影响太阳光伏电池的短路电流，而温度则影响太阳能电池的开路电压，在一定的光照和温度条件下，太阳能光伏电池存在单峰值最大功率。

2 几种传统的最大功率跟踪方法

2.1 恒定电压法

恒定电压法（constant voltage method，cv）在太阳能电池温度变化不大时，太阳能电池的输出p-v 曲线上的最大功率点几乎分布于一条垂直直线的两侧。因此，若能将太阳能电池输出电压控制在其最大功率点时的电压处，这时太阳能电池将工作在最大功率点。恒定电压法特点是：检测参数少、对硬件电路的要求低、实现比较容易，但是跟踪控制的效率差、仅适用于小功率发电设备中。

2.2 扰动观察法

扰动观察法（perturb and observe method，po）是通过对系统的输出电压、电流或pwm信号上叠加一个或正或负的扰动，在跟踪控制过程中，通过不间断地比较系统的输出功率值来判断所受的扰动是增强型的还是削弱型的，进而对控制pwm脉冲信号进行调节，实现最大功率跟踪控制。扰动观察法的特点是：实现起来比较容易，但是在最大功率点附近的波动现象会影响系统的输出，特别是在天气状况恶劣的情况下，甚至于不能实现系统的最大功率跟踪控制。

2.3 电导增量法

电导增量法（incremental conductance method，ic）是根据光伏电池的输出特性中电压和功率的关系实现控制的。电导增量法的特点：实现起来比较容易，而且与扰动观察法相比，在最大功率点附近没有较大的波动现象，但此方法在实践中对硬件的要求较高，不仅系统成本增加，最大功率跟踪控制调节的周期也会增加，影响了控制的时实性，如果在环境恶劣、天气情况多变的情况下是不太适合使用的。

3 模糊控制法

模糊逻辑控制的mppt方法是基于光伏电池温度与负载情况的变化、辐照度的不确定性以及光伏电池输出特性的非线性特征而提出的[2]。为实现mppt控制，模糊控制系统将采样得到的数据经过运算，判断出工作点与最大功率点之间的位置关系，自动校正工作点电压值，使工作点趋于最大功率点。

3.1 模糊控制器的输入和输出变量

定义模糊逻辑控制器的输出变量为工作点电压的校正量du，输入变量则分别为光伏电池p-v特

曲线上连续采样的两点连线的斜率值e以及单位时间斜率的变化值ce，即

e（k）=■（2）

ce（k）=e（k）-e（k-1）（3）

其中，p（k）和u（k）分别为光伏电池的输出功率及输出电压的第k次采样值。显然，若e（k）=0，则表明光伏电池已经工作在最大功率输出状态。

3.2 模糊化

将模糊集合论域e和ce分别定义为5个模糊子集，即

e={nb，ns，ze，ps，pb}；ce={nb，ns，ze，ps，pb}

其中，nb，ns，ze，ps，pb分别表示负大，负小，零，正小，正大。

根据光伏系统特征，采用均匀分布的三角形隶属度函数来确定输入变量（e和ce）和输出变量（du）不同取值与相应语言变量之间的隶属度。如图3所示，e﹑ce﹑du中任一变量的隶属度函数图相同。

图3 隶属度函数示意图

3.3 模糊推理运算

模糊逻辑控制器的作用是调节控制信号du使光伏系统工作在最大功率输出状态。对图4所示的光伏电池p-v特性曲线进行分析，可以得出mppt的逻辑控制规则，即：当e（k）>0，ce（k）<0时，p由左侧向pmpp靠近；则du应为正，以继续靠近最大功率点；当e（k）>0，ce（k）≥0时，p由左侧远离pmpp；则du应为正，以靠近最大功率点；当e（k）<0，ce（k）≥0时，p由右侧向pmpp靠近；则du应为负，以继续靠近最大功率点；当e（k）<0，ce（k）<0时，p由右侧远离pmpp；则du应为负，以靠近最大功率点。 　图4 mppt的逻辑控制规则示意

由mppt的逻辑控制规则，可以得到表1所示的模糊控制规则推理表，该表反映了当输入变量e和ce发生变化时，相应输出变量du的变化规则。由此即得出du对应的语言变量。

表1 模糊规则推理表

3.4 清晰化

清晰化是指根据输出模糊子集的隶属度计算出确定的输出变量的数值。本文清晰化采用面积重心法。面积重心法的计算公式如下：

du=■（4）

式中，du为模糊逻辑控制器输出的电压校正值。根据给出的隶属度函数，e、ce按照其取值对应于相应的语言变量，依据表1可以判断出输出变量du对应的语言变量，该语言变量在隶属度函数中对应的数值区间的中心值即为ui。μ（ui）是对应于ui权值，由隶属度函数决定e、ce对应于相应的语言变量的权值根据max-min方法计算得到。

4 仿真实验

4.1 仿真模型

本文中的逆变器拓扑结构为单相全桥，采用电流内环、直流电压中环以及mppt功率外环的三闭环控制[3]。电流内环主要由电网电压和电流采样环节、电压同步环节、电流调节器、pwm调制和驱动环节等组成，以此实现直流到交流的逆变以及网侧单位功率因数正弦波电流控制；直流电压中环主要由直流母线电压检测、电压调节器等组成，以调节直流母线电压；mppt功率外环主要由输入功率采样环节和功率点控制环节等组成，mppt功率外环的输出作为直流电压中环的直流电压指令，通过直流电压中环的电压调节来搜索光伏电池的mpp，从而使并网光伏系统实现mppt运行。图5为并网光伏发电系统的仿真模型，根据光伏电池的数学模型，通过matlab/simulink对光伏电池进行建模并封装，光伏电池的光照强度和环境温度的变化由signal builder模拟，系统中的部分算法和传递函数采用s-funtion builder编写实现，pwm模块采用dds算法来实现逆变器输出电流对电网电压的相位跟踪。

4.2 仿真结果

在仿真过程中，算法采用ode23tb，仿真时间设置为4s，采样周期设置为为5e-7s。图6为当太阳光照强度从1000w/m2突变到800w/m2，再由800w/m2突变到600w/m2条件下的最大功率点跟踪曲线。从图中可以明显看出，模糊控制法在0.15s处基本已经跟踪到最大功率点，并且比较稳定；而扰动观测法则在0.45s处才能跟踪到最大功率点，并且由于存在一定的扰动步长而未真正达到最大功率点，使得输出功率稳定在最大功率点附近的某功率值处。

图6 光照突变条件下的最大功率点跟踪曲线

图7 相位跟踪曲线

图7为采用模糊控制的光伏系统逆变器输出电流跟踪电网电压的过程。从图中可以看出逆变器输出电流在0.14s内基本达到与电网电压同频同相，实现单位功率因数并网。

综上分析可知，采用模糊控制的光伏并网发电系统具有良好的系统响应特性和系统稳态特性，使输出功率稳定在最大功率点处。

5 结语

本文对光伏电池的工作特性进行详尽分析

并建立仿真模型，在分析几种传统最大功率点跟踪方法的缺点后，提出了基于模糊控制的最大功率点算法。仿真结果表明：模糊控制法可以有效提高光伏电池的能量利用率，当外界光照强度变化时，系统能迅速稳定在最大功率点处，提高系统的动态特性和稳态性能。

【参考文献】

[1]禹华军，潘俊民.光伏电池输出特性与最大功率跟踪的仿真分析[j].计算机仿真，2005.

[2]曹旭阳.独立光伏路灯系统mppt控制器设计[d].青岛：中国海洋大学，2007.

最大功率范文第3篇

关键词： 最大功率追踪；不均匀光照；光伏电池

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0720018-03

A novel maximum power point tracking method under partially shaded insolation conditions

YAN Li-yang（Fudan University，Shanghai，200043）

XU Di（Purdue University, West Lafayette, IN, 47907，US）

Abstract: This research aims to design a maximum power point tracking algorithm which tracks the global maximum among multiple local maximums. The research was based on a significant number of data simulations of photovoltaic cell and the discovery that PV panels’ P-I curves obey the following rule. The values of local maxima monotonically decrease with respect to the distance from the global maximum. Moreover, statistical studies have been conducted on the slopes of the curves, distances between two local maxima, etc. Based on these observations and discoveries, the algorithm was thus designed. The algorithm obtains the location of the global maximum of a PI curve by partially scanning the curve, during which “Regional Scanning Mechanism” is adopted to enhance the precision and efficiency of the algorithm. In addition, this article compares another two simple and fast P&O algorithms, discovered their appropriate uses and applies them smoothly in real practices. The design of this algorithm also ensures reasonable time complexity, efficiency and guarantees that no maxima will be ignored. It is also equipped with an interesting property such that the more the maxima a PI curve possesses, the faster the algorithm is correspondingly.

0 引言

随着化石燃料资源的减少和环境污染的加重，太阳能发电越来越具有研究价值。光伏电池板作为太阳能的接收器，其上接收到的光照决定了能采集到的能量。根据光伏电池的伏安特性，其输出端的P-I曲线上存在一个峰值，如图1中的蓝线。这个工作点称为最大功率点（MPP）。输出曲线的形状受温度和照度影响，最大功率点会产生漂移，最大功率追踪（MPPT）的目的是使工作点始终保持在最大功率点上，无论环境怎样变化都能获得最大输出。

图1 光伏板P-I特性（光照均匀-蓝线，光照不均匀-红线）

Fig.1 P-I curve of PV panel

本文实现最大功率追踪的电路器件是DC/DC变换器。DSP对光伏电池输出端的电参数进行实时采样，并通过算法计算出合适的开关占空比D，从而调节光伏电池输出端的电压和电流，实现最大功率追踪。

P&O法是最简单的最大功率追踪算法。首先对光伏板的电压施加一个扰动V，若由此产生的功率变化P为正，说明扰动的方向正确，并继续施加相同的扰动。若P为负，则改变扰动方向。

在光伏板受到不均匀光照时，P-I曲线出现了多峰值，如图1的红线。这时P&O法可能失效，曲线上只有全局峰值（最高的峰值）才是最大功率点，P&O法可能使工作点处在局部峰值上，造成功率损失。

最大功率范文第4篇

关键词：风光互补发电系统；最大功率跟踪控制；仿真

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)21-5241-02

Research on Maximum Power Point Tracking Control for Small-scale Wind/PV Hybrid Generation Systems

CUI Xiao-ming1, QIAO Yan-jun2

(1.School of Information EngineeringInner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China ; 2.Beijing Jingneng New Energy Co.Ltd, Hohhot 010070, China)

Abstract: Both the stand-alone wind power generation system and photovoltaic generation system have their own limitations, so that the stand-alone wind/PV hybrid generation system which combines wind with PV power generation, the simulation models of components of wind and PV subsystem as well as the whole system have been established, and the simulation study has been carried out to test the maximum power tracking control. The result shows that although solar irradiation and load are changeable, the maximum power tracking control can realize MPPT of wind and PV subsystems. The simulation results verify the correctness and feasibility of the maximum power tracking control strategy.

Key words: wind/PV hybrid generating system; maximum power tracking control; simulation

风力发电和太阳能发电具有不枯竭、方便、清洁、无噪音等优点，尤其在广大边远地区，充分利用其优势，对建立独立可靠的能源供应系统有着重大的意义。太阳能和风能在转换过程中受到季节、地理、气候条件等多种因素的制约，而且两者在时间变化分布上有很强的互补性，只有扬其两能各自之长，补其两能各自之短，相互配合利用，因地制宜，才能发挥出最大的作用。太阳能和风能在时间上的互补性使得风光互补发电系统在资源分布上具有很好的匹配性[1-2]。

1 独立运行风光互补发电系统结构

独立运行风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、DC/DC变换器（Buck）、蓄电池、控制器和逆变器、负载等组成，如图1所示。

2 独立运行风光互补发电系统最大功率跟踪控制

最大功率跟踪（MPPT）控制实际上就是一个寻优的过程，就是在不同的外界条件下，调节系统参数，使系统实际输出的功率曲线与最佳功率曲线吻合[3-4]。

2.1 风力发电系统最大功率跟踪控制

风力发电系统的最大功率跟踪控制是通过控制风力机转速在不同风速下向最佳转速变化来实现的。本文采用最大功率给定法，通过调节Buck变换器的占空比来实现风力机最大功率跟踪控制。

对于定浆距风力机在最佳叶尖速比λopt时对应最大风能利用系数Cpmax，输出最大功率

Pmax=kω3其中 k=0.5ρπR5Cpmax/λ3opt （1）

假定系统始终运行在最佳叶尖速比λopt，风力机的机械功率与转速的三次方成比例，根据发电机转速推测风力机最大输出功率，将此推测功率作为发电机功率的给定，以比较所得的误差信号来调节发电机的输出，通过PWM（脉宽调制）方式调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换，实现最大功率跟踪控制。发电机转速可以根据输出交流电压频率与转速之间关系获得，整个系统不使用机械传感器，有利于提高系统可靠性。

通过测量风力发电机转速推测风力机的最佳叶尖速比，进而可以得到风力机的最大输出功率，将该最大输出功率作为发电机功率的给定，与系统输出的实际功率通过PID调节后产生PWM信号来调节DC/DC变换器的占空比进行阻抗变换，实现最大功率跟踪控制，其控制结构图如图2所示。

2.2 光伏发电系统最大功率跟踪控制

本文采用扰动观测法，通过调节Buck变换器的占空比来实现光伏阵列最大功率跟踪控制。光伏电池的输出功率与日照强度和环境温度有很大的关系，为了使光伏电池在任意的日照和温度下，都能有最大功率的输出，即光伏电池始终工作在最大功率点处，首先要确定最大功率点在光伏电池伏安特性曲线上的位置[5]。

图3 最大功率点跟踪原理 图4 MPPT控制结构图

如图3所示，选定一定光强的I-V输出特性曲线即图中所示实曲线，虚曲线为系统等功率曲线。直线1为负载阻抗Z的负载特性，它与特性曲线的交点为a，即为系统的工作点，输出功率P0=I0V0。显然，对应不同的负载阻抗Z，负载特性斜率不同，工作点有所不同，光伏电池在工作点上的输出功率P0也不同。如图所示，系统最大功率点为等功率曲线与系统输出特性曲线的交点，即b点，输出功率为Pm=ImVm。如果不改变负载特性，则系统工作在a点，但a点的输出功率P0小于最大功率点b点处的功率Pm。DC/DC变换器具有变换阻抗的作用，通过调节占空比D，可以改变直流电压变换器的输入阻抗，即改变系统负载阻抗Z，使负载特性与输出特性的交点从a点移到b点，使系统工作在最大功率点b处，即光伏电池工作在最大功率点上或附近的状态，从而实现最大功率跟踪控制。

如图4所示，在MPPT控制过程中，首先施加给定电流Iref的扰动量，然后检测IPV，VPV的值，根据功率变化情况确定扰动方向，产生下一步的Iref，与DC/DC变换器输出电流比较后，经PI调节，通过PWM方式调节DC/DC占空比，如此循环往复，进而实现最大功率跟踪控制。在扰动过程中，如果扰动步长大，则跟踪速度快，但可能在最大点稳态附近有振荡情况，而这些振荡将减少光伏阵列能量转换效率。如果步长太小，可以有效减小在最大功率点附近的振荡，进而增大光伏阵列的能量转换效率，但系统响应速度将变慢，如果环境条件发生较快变化时，有可能偏离最大功率点，实时跟踪效果较差。因此，合理设置扰动步长对于跟踪最大功率点的快速性、准确性有决定性作用。

3 系统最大功率跟踪控制仿真研究

3.1 系统仿真模型的建立

风光互补发电系统的仿真模型由风力发电系统、光伏发电系统、蓄电池、负载、控制器组成，其中，风力发电和光伏发电两个子系统提供电能，控制器通过调节两个子系统的Buck电路的占空比，来实现对风力发电和光伏发电两个子系统的发电状态的集成控制。系统仿真模型如图5所示。

3.2 系统最大功率跟踪控制仿真结果

风/光互补发电系统仿真的目的是借助仿真环境对系统的运行与控制原理、系统的可行性进行分析，进而提高该类系统的供电质量及竞争性。对系统的各个主要部件进行建模，然后将它们连接起来构成系统的总体模型进行仿真研究。如图5所示的仿真电路，其中风电系统额定功率为1kW；光伏系统功率为280W；蓄电池组容量为24V，200Ah，由2只12V/200Ah的蓄电池进行串联构成蓄电池组。用Buck变换器进行功率调节。

图6是系统最大功率跟踪控制状态的仿真结果。从中可以看出，光伏阵列输出功率与日照强度变化趋势一致，风电系统输出功率也跟随风速的变化，表明光伏子系统和风电子系统同时处于最大功率跟踪控制状态。

4 结论

风光互补发电系统具有良好的应用前景。本文的小型风光互补发电系统由风力发电机、光伏阵列、蓄电池组、Buck变换器、控制器和负载组成。为了实现小型风光互补发电系统的优化及可靠运行，在分析系统组成及工作原理的基础上，研究系统的最大功率跟踪控制策略，通过仿真研究验证系统最大功率控制策略的正确性和可行性，为今后完善风光互补发电系统研究提供了参考和借鉴。

参考文献：

[1] 吴昌伦.中国可再生能源发展展望[J].中国能源,1997,3:42-44.

[2] 齐发.独立运行的风光互补发电系统的研究与设计[J].电源技术,2005,7:121-123.

[3] Nicola Femia, Giovanni Petrone, Giovanni Spagnuolo. Optimization of Perturb and Observe Maximum Power Point Tracking Method [J].IEEE.Transaction on Power Electronics,2005, 20(4):963-973.

[4] Youngseok Jung，Junghun So，Gwonjong Yu etc. Improved Perturbation and Observation Method (IP&O) of MPPT Control for Photovoltaic Power Systems[J]. IEEE. Transaction on Power Electronics,2005:1788-1791.

最大功率范文第5篇

关键词：风力机；LabVIEW；变步长扰动观测法

中图分类号：TK89文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10036199.2017.01.006

1引言

随着我国经济的迅速发展，能源需求也在不断提高，我国已是能源消费大国之一[1]。面对日趋紧张的局势，可持续发展的理念已得到大家的共识，越来越多的国家将注意力放在了新能源的研究与开发上。

我国地域辽阔，海岸线3.2万公里，风能资源十分丰富，而且风力发电日益受到世界各国的青睐，成本也越来越低。据欧洲风能协会预测，风力发电成本将会继续降低，到2020年，有望达到3美元/度[2]。综上所述，为了最大限度的利用风能，需对其最大功率点进行追踪，使其可以保持在最大功率点输出。

常见的风力发电机最大功率点跟踪控制算法主要有最佳叶尖速比法[3][4]、功率信号反馈法[5][6]和扰动观察法[7][8]等。最佳叶尖速比法控制原理简单，需要预先知道风机的最佳叶尖速比λ，同时还需要安装测速仪对风速和风机转速进行测量，这增加了系统成本，也降低了系统的可靠性；功率信号反馈法控制原理简单，风力机输出功率的波动也相对较小，由于需要测量风机转速和预先准确地测得风力机的最大功率曲线，这就影响了控制精度，增加了成本；传统扰动法不需要测量风速及风机转速，也不需要预先测得风力机的最大功率曲线，但步长的选择是一大难点，当步长较大时最大功率跟踪速度快，但在最大功率点附近会出现较大的功率振荡；步长较小时，最大功率点附近的功率振荡会显著减弱，但系统对外界环境变化的响应能力会变差。为了弥补以上问题，使用改进的扰动法对风力机的最大功率点进行追踪。

LabVIEW具有良好的人机交互界面、计算机图形化显示可以让研究人员更清楚的看出风力机的最大功率点进行追踪的实时情况，而其本身是图形化编程语言，且提供各种接口总线和常用仪器的驱动程序，用户可将其与测量硬件连接，方便地完成信号数据采集、信号分析、数据存储以及数据处理等许多通常的任铡1疚幕于LabVIEW仿真平台对风力机最大功率点进行追踪。

2风力机最大输出功率追踪设计的原理

3稳定输出最大功率的控制策略

4LabVIEW仿真设计

系统采用模块化设计思想，即将风力机的各部分控制模块设计成子VI。该风力机系统主要包括求取利用系数Cp模块、风速变化判断模块、风轮转速调节模块、求取输出功率模块等。根据控制流程图图5，在LabVIEW软件中，将各个模块编程后进行整合，实现系统的总体设计，并选用条件循环结构作为总体结构，程序框图如图6所示：

4.1风速变化判断模块

根据公式（5）可知，叶尖速比与风速成反比，因此风能利用系数Cp是变化的。所以，对于风速的变化，也需进行考虑。

风速变化情况的判断：对风速进行实时采集，并作为一个输入变量，并与上次的风速变量进行运算比较，由差值来判断风速变化情况，进而对风速变量进行调整，并决定是否把触发信号传送给风轮转速调节模型子VI，为了防止风速突变而引起的输出功率突变，在程序块中额外添加调速变量，使系统更趋于稳定。系统中风速变化为每秒增加0.05 m/s，而且还有10 ms的等待时间，因此系统可得到很好的缓冲。其程序框图如图7所示： 4.2风轮转速调节模块

观察曲线图三与图四后，决定采用扰动观测法，但是传统扰动法步长是固定的，当步长较大时最大功率跟踪速度快，但在最大功率点附近会出现较大的功率振荡，从而无法做到对最大功率点的跟踪；步长较小时，最大功率点附近的功率振荡会显著减弱，但系统对外界环境变化的响应能力会变

4.3风力机系统前面板

风力机系统模型主要实现参数修改及波形监控的功能，建立一个的虚拟风力机模型，风力机系统主界面主要通过按钮开关启动，开关启动后，风机半径及风速的数据传送给风力机控制模块，最后计算出功率，并给出了数值显示模块及波形图。

5结果与分析

图9中，AB段为在风机半径为0.8 m，风速为7 m/s的情况下，风机开始启动到最大功率点的过程，其中曲线1为加入了改进扰动法的风力机输出功率曲线；曲线2为无控制算法的风力机系统仿真曲线；曲线3为加入了传统扰动法的风力机输出功率曲线；BC段为风速上升到8 m/s时的仿真曲线，从图中可看出，无控制算法的风力机在风速变化的情况下会突变，这对于硬件寿命及电路安全都是有很大影响的，而加入了控制算法的风力机曲线缓慢上升，系统得到了缓冲，减小了功率突变；CD段为风速下降回7 m/s时的仿真曲线，无控制算法的风力机由于风轮转速过大，已经有下降的趋势，当风速降低时，发生了突降，然后风轮转速继续上升，输出功率下降；加入了控制算法的风力机根据风速变化缓慢变化，且能够保持着最大功率输出，但是从BD这一过程可以看出，使用传统扰动法的曲线3存在着明显的振荡，而运用改进扰动法的曲线1稳定地输出功率，而且输出功率的波动有减轻，在输出功率显示框中可看出当到达最大输出功率时，数值相对稳定。仿真结果显示改进扰动法对风力机最大功率点追踪是稳定有效的。

参考文献

[1]马川.我国能源利用的现状及对策[J].国土资源导刊，2007，（1）：40-41.

[2]郑晓菁，风力发电节能技术的状况分析[J].中国西部科技，2010，（2）：42-43.

[3]程启明，程尹曼，汪明媚，等.风力发电系统中最大功率点跟踪方法的综述[J].华东电力，2010，（9）：1393-1399.

[4]李咸善，徐浩，杜于龙.采用叶尖速比法和爬山搜索法相结合的风力发电系统最大功率点跟踪研究[J].电力系统保护与控制，2015，（13）：66-71.

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