64、可再生能源系统中最大功率点追踪技术的优化与应用

可再生能源系统中最大功率点追踪技术的优化与应用

1. 背景与目标

随着人口增长和工业化进程的推进，能源需求不断增加。在摩洛哥，可再生能源潜力巨大，太阳能辐射水平约为 5300 Wh/m²，大西洋海岸风速高于 6 m/s，风能潜力达 7936 TWh/年。为减少对进口化石燃料的依赖，摩洛哥制定了系统开发可再生能源的计划，其中小型风力涡轮机系统在偏远多风地区具有竞争力。

本研究旨在探讨模糊逻辑（FL）技术在寻找永磁同步发电机（PMSG）风力涡轮机最大功率点（MPP）参考转速方面的附加价值，以提高发电效率。

2. 系统建模

• 系统配置 ：系统由小型风力涡轮机、PMSG、IGBT 整流器、电容滤波器和电阻负载组成。风力涡轮机通过驱动轴与 PMSG 相连，三相 IGBT 整流器和电容滤波器将交流发电机电压转换为直流电压，控制系统用于跟踪 MPP。
• 风力涡轮机模型 ：风力涡轮机将风能转化为机械能，其捕获的功率公式为：
  [P = \frac{1}{2}\rho\pi R^2V_w^3C_p(\lambda, \beta)]
  其中，(\rho) 为空气密度（1.225 kg/m³），(R) 为叶片半径，(V_w) 为风速，(C_p) 为功率系数。功率系数是叶片桨距角 (\beta) 和叶尖速比 (\lambda) 的非线性函数，对于小型风力涡轮机，(\beta = 0)，(C_p) 仅取决于 (\lambda)，其表达式为：
  [\begin{cases}
  C_p(\lambda, \beta) = C_1(\frac{C_