周华伟

（武汉理工大学 自动化学院，湖北 武汉 438200）

小型风力发电系统与太阳能发电相比，具有输入电压非直流且较大范围连续波动的特点，这给小型风力发电系统的控制带来一定的困难[1]。文中给出了一种方法，能实现包括最大功率控制、蓄电池充放电控制、风力发电与蓄电池同时或单独给负载供电的功能。通过对小型风力发电系统的能量流动进行分析，对系统能量进行合理的调度，提高能量的转换效率以期实现小型风力发电系统的优化及可靠运行。

文中设计一小型风力发电系统，最大功率为50 W。首先分析DC/DC变换器的工作模式。设计变换器工作于两种模式：1）当蓄电池处于低电位时，可以快速对其充电，或者当有负载接入，当前输出功率不足时，进行风机功率跟踪控制；2）当蓄电池处于高电位廛，可以对其进行慢充，或者无负载时，对DC/DC的控制恢复到默认值。

1 系统结构

小型风力发电控制系统基本结构都具很大相似性，如目前的整流器一般都采用不可控整流，当然也会有各自独特的地方。系统结构如下图1所示。它主要包括风力机发电机、不可控桥式整流器、DC/DC变换器、蓄电池、逆变器及控制系统组成。

风力机运行时有多种运行状态，如启动阶段、变速运行、稳定运行等，为了研究方便，只考虑风机在大于切入风速的条件下，进行稳定发电的状态。

图1 小型风电结构图Fig.1 Structure of small wind power system

2 最大功率控制分析

文中的DC/DC变换器选用boost拓扑结构，当风力机捕获的风能不能满足负载用电和蓄电池充电时，需要调节风力机按照最佳叶尖速比运行，跟踪最大功率。……