2013年--外文文献翻译--风电系统中最大功率点跟踪法的稳定分析（译文）

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1、中文 4100 汉字 出处： Yu Z, Elbuluk M E, Sozer Y. Stability Analysis of Maximum Power Point Tracking (MPPT) Method in Wind Power SystemsJ. IEEE Transactions on Industry Applications, 2013, 49(3):1129-1136. 毕业设计（论文）译文部分 原文著作（期刊）名称： IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRY APPLICATIONS 作 者： Yu Zou， Malik E. Elbuluk， Yi

2、lmaz Sozer 原文出版单位： IEEE Journals & Magazines 原文出版时间： 2013 年 3 月 原文出版地点：美国 风电系统中最大功率点跟踪法的稳定分析 摘要 最大功率点跟踪（ MPPT）法是显著提高风力机系统效率和能量获取的关键。借助特征功率曲线的 MPPT 法是最常用的 MPPT 法之一。通过功率和电流之间的关系可以获得参考电压而不需要实时风速信息。本文介绍了该 MPPT法的稳态和动态分析并提出一 个单极传递函数来描述风速变化对发电机转速的影响。这是通过在一类非线性转子机械系统应用小信号分析。为了验证风力机系统的性能，在 MPPT 功率控制的基础上实现了仿真

3、和实验系统。风速变化时，发电机转速的变化表现出理论、仿真和实验的良好一致。 关键词 双馈感应发电机（ DFIG），最大功率点跟踪（ MPPT）法，小信号模型，风模拟器，风力发电系统 引言 作为一种最常用的可再生能源，风是在未来最有希望取代化石燃料的一种。为了在风能转换系统中得到高效率，变速操作系统的最大功率点跟踪，像双馈感应发电机和永磁同步发电机系统， 吸引了很多的关注 13。历史上研究的最大功率点跟踪法包括三种，即（ 1）依赖于风速的方法；（ 2）依赖于输出功率测量和计算的方法；（ 3）依赖于功率曲线的方法。 大多数风能控制系统都基于风速测量 4,5。在这些系统中，通常用风速计测量风速。这样

4、的系统中，传感器和复杂性带来额外成本。为了解决这个问题，风速估计系统已经被发表 69。依赖复杂的软件算法，风速可以被捕获用于控制最佳叶尖速比。因此， MPPT 可以实现。此外，跟踪最大功率可以直接通过测量输出功率 1013。该方法的思想是通过输出功 率的在线测量和功率相对于转速变化率即 dP/dw 的检测来获得风力系统的最大功率。当 dP/dw=0 时 MPPT 可以通过调节转子转速和占空比转换器实现。该方法依赖于大量的在线计算，因此，很难实现风速快速变化的 MPPT。虽然不同的步骤可以用来改善跟踪计算的速度，但这个缺点是无法消除的。 最近，一种利用功率和转子转速特性曲线的方法由于硬件和软件的

5、简单被频繁使用 1417。最有功率参考曲线作为查找表是根据实验构建和微控制器的存储器中编程的。图 1 为系统配置。可以通过测量转速和获得参考功率来调整功率或测量风速和获得参 考转速来调整转速。前者产生更精确的输出功率，后者将有更快的控制响应 18。除了准确的参考功率曲线，为了验证在不同风速和输出功率条件下该方法的稳定性，分析是必不可少的。很少有出版物只是解决这种方法的稳定性 19,但应进行更详细的定量分析。 图 1 基于 MPPT 的特征功率曲线 本文研究了风力机在参考功率曲线 MPPT 功率控制下的性能。特别地，提出了一种基于发电机转速由风速变化引起的动态小信号分析。同时，提出了实验装置在转

6、矩控制模式下风力机的操作模拟。稳态和动态响应实验验证了所提出的分析和结论。第二部分将 展示如何获得最佳参考功率曲线，并通过小信号分析法分析了这种方法的稳定性。第三部分是模拟结果和实验结果，第四部分是结论。 最佳参考功率曲线和稳定性分析 特征功率曲线 MPPT 第一重要的问题是如何获得参考功率曲线。第二个问题是发电机转速和输出功率是否沿这这个参考功率曲线随风速变化收敛，即这个方法对不同风速是否稳定。部分 -A 会通过改变发电机转速和功率，当功率变化率为零时，从实验中捕捉最佳参考工作点。然后，连接所有工作点的拟合曲线就构成了参考功率曲线。接下来是 -B 部分，通过一个简单的机械模型获得传递函数，提出基 于小信号分析的最佳功率参考曲线 Pe(m).。传递函数显示了风速变化和发电机转速之间的关系，有助于预测稳定性和动态响应。 A.最佳参考功率曲线 Pe(m) 最佳功率参考曲线 Pe( m )对于任何给定风速（ V ）通过最佳功率（ Popt