[发明专利]一种小型风力机最大功率跟踪装置及方法

权利要求书

1.一种小型风力机最大功率跟踪装置，包括：

MTTP处理器，与一小型风力机以及PWM控制器相连，用于采集所述小型风力机的输出功率P及角速度W，并根据所采集的相邻三个工作点的输出功率及角速度获取相应面积比以及输出功率差值，进而获取扰动步长变化量并传输至所述PWM控制器；

PWM控制器，与DC/DC电能变换电路相连，用于将所述扰动步长变化量与预置的PWM载波信号相比较，产生PWM控制信号；

DC/DC电能变换电路，与负载相连，用于接收所述PWM控制信号，实时调节输出电压以及负载功率，完成最大功率跟踪。

2.如权利要求1所述的一种小型风力机最大功率跟踪装置，其特征在于，所述MTTP处理器进一步包括：

第一面积获取单元，用于采集相邻三个工作点中第一工作点与第二工作点的输出功率及角速度，获取第一面积；

第二面积获取单元，用于采集相邻三个工作点中第二工作点与第三工作点的输出功率及角速度，获取第二面积；

扰动步长变化量获取单元，分别与所述第一面积获取单元以及所述第二面积获取单元相接，用于获取所述第二面积与第一面积的比值及输出功率的差值，进而获取所述扰动步长变化量。

3.如权利要求2所述的一种小型风力机最大功率跟踪装置，其特征在于，所述扰动步长变化量为：

ΔD＝a(ΔP/|ΔP|)ΔS^ΔP/|ΔP|

其中ΔP＝P3-P2，ΔS＝S2/S1，P3、P2为所述第三工作点、第二工作点的输出功率，S2、S1分别为所述第二面积、第一面积，扰动灵敏度a为常系数，0<a<1。

4.如权利要求3所述的一种小型风力机最大功率跟踪装置，其特征在于：当工作点离最大功率点M较远，所述扰动步长变化量△D较大，此时通过所述扰动步长变化量△D与所述PWM载波信号比较，输出占空比较大的PWM控制信号，则所述DC/DC电能变换电路输出电压升高较快，工作点向最大功率点M快速移动。

5.如权利要求4所述的一种小型风力机最大功率跟踪装置，其特征在于：当所述扰动步长变化量△D较小，工作点离最大功率点M较近，此时通过所述扰动步长变化量△D与所述PWM载波信号比较，输出占空比较小的PWM控制信号，则所述DC/DC电能变换电路输出电压升高较慢，工作点向最大功率点M缓慢移动，减小跟踪最大功率过程中功率的振荡。

6.如权利要求5所述的一种小型风力机最大功率跟踪装置，其特征在于：所述DC/DC电能变换电路采用由电容、电阻、电感、电力电子开关组成的Boost升压电路，所述Boost升压电路接收所述PWM控制信号，若所述PWM控制信号为高电平，则所述电力电子开关导通，若PWM控制信号为低电平，则所述电力电子开关断开，从而实时调节输出电压以及负载功率，完成最大功率跟踪。

7.一种小型风力机最大功率跟踪方法，包括如下步骤：

步骤一，采集所述小型风力机的输出功率P及角速度W；

步骤二，根据所采集的相邻三个工作点的输出功率及角速度获取相应面积比以及输出功率差值，进而获取扰动步长变化量；

步骤三，PWM控制器将所述扰动步长变化量与预置的PWM载波信号相比较，产生PWM控制信号；

步骤四，DC/DC电能变换电路接收PWM控制信号，实时调节输出电压以及负载功率，完成最大功率跟踪。

8.如权利要求7所述的一种小型风力机最大功率跟踪方法，其特征在于：所述扰动步长变化量的值为△D＝a*S2/S1，其中，S1为根据所采集的第一工作点与第二工作点的输出功率及角速度获取的第一面积，S2为根据所采集的第二工作点与第三工作点的输出功率及角速度获取的第二面积，扰动灵敏度a为常系数。

9.如权利要求8所述的一种小型风力机最大功率跟踪方法，其特征在于：所述PWM控制信号随所述扰动步长变化量△D变化而变化。

10.如权利要求9所述的一种小型风力机最大功率跟踪方法，其特征在于：于步骤四中，当工作点离最大功率点M较远，所述扰动步长变化量△D较大，此时通过扰动步长变化量△D与预置的PWM载波信号比较，输出占空比较大的PWM控制信号，则所述DC/DC电能变换电路输出电压升高较快，工作点向最大功率点M快速移动；当所述扰动步长变化量△D较小，工作点离最大功率点M较近，此时通过所述扰动步长变化量△D与PWM载波信号比较，输出占空比较小的PWM控制信号，则DC/DC电能变换电路输出电压升高较慢，工作点向最大功率点M缓慢移动；直到完成最大功率点的跟踪。