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摘要：基于“3D(Direct-current/Direct-current/Duty-ratio)-△D” 技術手法，研發(fā)了一種性價比很高的風光互補發(fā)電系統(tǒng)的MPPT (Maximum Power Point Tracking)智能調控設施。實驗結果表明：所研發(fā)的“3D-△D” MPPT智能調控設施不僅調控方便、簡捷、靈敏、準確，而且新潁、先進、實用、經濟。該“3D-△D” MPPT調控設施已在南通理工學院新能源應用技術實訓基地穩(wěn)健的運行著。

1.引言

風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以充分利用風能和太陽能資源進行發(fā)電，白天可能具有較好的太陽能資源，夜間則可能具有較好的風能資源。尤其是具有太陽能和風能資源豐富并且互補性好的地域，其經濟效益和社會效益相當可觀。為了克服風能和太陽能的不確定性而導致系統(tǒng)發(fā)電與用電不平衡，進一步增強風光互補發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)健性，必須創(chuàng)建優(yōu)良的控制設施，自動進行MPPT (Maximum Power PointTracking)，將發(fā)電控制、功率調節(jié)和負載置配融合為一個最佳系統(tǒng)。[1]

2.風能發(fā)電設施的MPPT調控方法

風能發(fā)電設施常用MPPT控制法有：離散迭代MPPT控制法、風速自動跟蹤MPPT控制法、風輪機轉速反饋MPPT控制法等；這些方法性價比都不高。為此，此文研發(fā)了一種性價比較高的“3D” (Direct-current/Direct-current/Duty-ratio)MPPT調控法。所謂“3D”調控法，即通過控制器的軟、硬件設施產生占空比可調的驅動功率開關管的PWM信號，從而實現系統(tǒng)輸出電壓和電流的自動調節(jié)，且隨時檢測風能發(fā)電機的電壓并同控制器所設定的安全電壓值進行比較：如果高于安全電壓值則通過串聯(lián)在其中的功率開關管對發(fā)電機電壓進行減小調節(jié)。另外，當蓄電池充滿電或遇大風（即超過風電機組的額定風速）時則啟動卸荷電路進行卸荷，以保系統(tǒng)設施的安全。

風能發(fā)電機發(fā)電經整流器和DC／DC(Direct-Current/Direct-Current)變換器連接到負載。采樣設施完成對電壓、電流的采樣，MPPT控制算法根據當前功率值與前一采樣時刻功率值的差值，通過3D調控來調節(jié)發(fā)電機輸出功率，從而達到MPPT目的目標。[2]

此“3D”MPPT調控法，是基于“阻抗匹配獲最大功率”的理論：即當線性電路中的負載等效電阻同其電源內阻相等時，負載可獲最大功率，可見進行MPPT實質上就是進行阻抗變換，故通過“3D”MPPT調控法來保持系統(tǒng)時時刻刻為阻抗匹配狀況（實際上只能達到“準匹配”狀況）， 便可實現MPPT。風電機組的輸出功率P與DC／DC占空比D的特性曲線如圖1所示，由圖1可見，每一種風速（此圖只繪出了風速從6米/每秒至15米/每秒這10種風速對應的P-D曲線）都各自對應唯一的最大功率點。