风光互补发电系统最大功率跟踪综述

风光互补发电系统最大功率跟踪综述

张丽霞1，张秀霞1，2，刘婷1，王二垒1，杨小聪1，魏舒怡3

（1.北方民族大学电气信息与工程学院，宁夏银川750021；2.西安交通大学电子信息工程学院，陕西西安710049；

3.中国科学院研究生院北京100049）

摘要：风光互补发电系统的运行需要快速准确地进行最大功率点跟踪，为此综述了风光互补发电系统最大功率点跟踪的几种方法，包括在太阳能电池阵列部分日益成熟、改进和优化策略较多的扰动观察法、电导增量法和恒压控制法；风力发电机部分的叶尖速比控制法、功率信号反馈法、扰动观察法，分别说明了各种跟踪控制方法的优点和不足之处。最后探讨了最大功率点跟踪控制方法的发展思路，对该领域今后的研究方向做了展望。关键词：风光互补；最大功率点跟踪；控制策略；太阳能电池阵列；风力发电机中图分类号：TM614；TM615

文献标识码：A

文章编号：1674－6236（2012）23-0029-03

Reveiw of maximum power point tracking for wind -solar hybrid generation system

ZHANG Li -xia 1，ZHANG Xiu -xia 1，2，LIU Ting 1，WANG Er -lei 1，YANG Xiao -cong 1，WEI Shu -yi 3

（1.School of Electronics and Information Engineering ，North National University ，Yinchuan 750021，China ；

2.School of Electronics and Information Engineering ，Journal of Xi ’an Jiaotong University ，Xi ’an 710049，China ；

3.Graduate School of the Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China ）

Abstract:The Maximum Power Point Track

（MPPT ）of the wind -solar hybrid generation rapidly and accurately was

necessary and it can increase the output power.This paper summarizes the methods of MPPT ，the solar panels MPPT control technology including the Perturbation and observation control ，incremental conductance control and constant pressure control.the wind turbine including tip speed ratio control ，power signal feedback control and perturbation and observation control.Points out the limitations and notes of those methods.Finally ，some feasible thoughts with new technologies for wind -solar hybrid generation are discussed and its study direction in the future is also looked ahead.

Key words:wind -solar hybrid ；maximum power point tracking ；control technologies ；solar array ；wind driven generator

收稿日期：2012-08-17稿件编号：201208077

基金项目：国家自然科学项目基金（60844006）；北方民族大学研究生创新项目基金（2012XYC040、2012XYC041）；国家级大学生

创新项目（CJJ-CX-DX-39）；宁夏高等学校科学研究项目基金（2011JY002）；北方民族大学科学研究专项任务项目基金资助（2011XJZKJ02）。

作者简介：张丽霞（1986—），女，山西太原人，硕士研究生。研究方向：信息处理与信号检测、计算机测控。

能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大推动了人类社会的发展。同时，化石能源的使用带来严重的环境污染和生态系统破坏。因此，世界各国在加强对环境污染治理的同时，加大对可再生、无污染新能源的开发利用[1-3]，风能、太阳能作为可再生清洁能源，成为替代化石能源的首选。

由于风能、太阳能在时间和空间上的互补性，弥补了风能和太阳能独立发电在资源上的缺陷，使得风光互补发电比单一风力发电或光伏发电更为高效。在实际的应用系统中，外界条件的变化使得系统输出功率不稳定，就存在最大功率点跟踪（Maximum Power Point Track ，MPPT ）的问题。

1风光互补发电系统

风光互补发电系统结构如图1所示，其组成主要有太阳

能电池板、风电机组、蓄电池、逆变器、控制器、交流负载、直流负载等

[1，3]。

2最大功率点跟踪控制

风光互补发电系统在工作时，随着日照强度、环境温度、

风力大小及方向的不同，各组件输出电压将发生变化，使得输出功率也产生很大变化，所以风力发电机和太阳能电池阵列本身就是一种极不稳定的电源。在外界条件变化的条件下输出尽可能多的电能，提高系统的效率，就需要对系统进行最大功率点跟踪。所谓最大功率点跟踪（Maximum Power

电子设计工程

Electronic Design Engineering

第20卷Vol.20第23期No.232012年12月Dec.2012

图1风光互补发电系统结构图

Fig.1Wind-solar hybrid generation system structure