风力发电机之最大功率追踪

1、风力发电机之最大功率追踪第1页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四2前言由於石化能源的短缺，使得再生能源的應用相當廣泛，結合存能系統，利用MPPT(Sepic)將風力機發揮最大的電力，一部分的電能儲存在電池中，一部份的電能則供應直流負載使用，達到再生能源的利用第2页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四3風力發電機原理風力發電原理如圖1，空氣流動時產生風壓，推動風力機葉片轉動，進而帶動發電機轉動發電，轉換過程將由風能機械能電能的能量轉換。圖1空氣流動經風力機示意圖 第3页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四4系統架構(SEPIC)為了將風力發電機在

2、不同風速下皆能達到最大功率輸出，如圖2我們由三相電壓經SEPIC轉換器、迴授訊號至單晶片PIC18處理器，再由驅動電路，推動功率晶體，使此系統達到最佳的穩定輸出。圖2 風力發電系統控制方塊圖第4页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四5如圖3所示為一個SEPIC轉換器電路：圖3 SEPIC轉換器電路第5页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四6當功率晶體導通時，輸入電壓跨於電感兩端，此時電感電流將直線上升，對進行儲能動作，且在穩態時，和一週期平均值都各為零，故由形成的迴路可推算，所以也會有同樣的跨壓，故電感電流也跟著持續上升，對進行儲能動作，等效電路，如圖4所示。圖

3、4 功率晶體開關Q1導通D1截止 第6页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四7當功率晶體截止時，進行釋能狀態，對充電且將能量送至輸出端，此時也放電至輸出，使電感電流與開始下降，等效電路如圖5所示：圖5 功率晶體開關Q1截止D1導通 第7页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四8圖6 SEPIC元件電壓、電流波形圖 第8页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四9當SEPIC轉換器操作於連續導通模式，其推導過程與周期之關係如下： 1.功率晶體開關Q1導通D1截止時 第9页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四10 2.功率晶體開關截止二極體

4、導通時第10页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四11 3.忽略元件損失，電壓電流責任週期平均值為0，其Vin與Vo的關係式如下所示，得知D0.5為昇壓，反之當D0.5時為降壓。 第11页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四12最大功率追蹤由圖7可知在不同的風速下均有一最大功率點，為了使風力發電系統在每個風速下都能工作在最大功率點，因此必須利用最大功率追蹤技術來控制風力發電機之轉速，以達到風力發電機輸出最大功率之目的。圖7 不同風速下的風力發電機之輸出功率對發電機轉速 第12页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四13擾動觀察法擾動觀察法是目前最普

5、遍應用在風力與太陽能發電系統上的最大功率追蹤技術，其架構簡單，程式設計容易，但此技術本身會使工作點在最大功率點附近左右擾動，不會停留在固定一點上，因此造成能量損失，降低風力發電系統的效率。擾動觀察法主要是藉由週期性增加或減少功率開關的責任週期，並回授風力發電系統輸出電壓和電流，計算輸出功率，比較責任週期變化前後輸出功率的大小，作為下一步調整責任週期大小的依據。 第13页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四14圖8 擾動觀察法控制方塊圖 第14页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四15查表法因為用擾動觀察法追到最大功率點的時間較長，所以利用發電機功率曲線預先建立一個最大功率點的table表比較目前輸出功率的差，來決定功率開關的責任週期開大或開小，再做擾動觀察法Duty加1或減1。以縮短追到最大功率點所消耗的時間。第15页，共16页，2022年，5月20日，5点3分，星期四16結論本文最大功率追蹤以查表法為基礎再做擾