Windenergie-Wandlungskette und MPPT in MATLAB/Simulink

Kontext

Einzelpraktikum im Master 1 MESI (Modul Erneuerbare Energie), betreut von Prof. Dominique Knittel. Eine Turbine treibt einen Gleichstromgenerator an, der eine Last speist. Es galt, drei Regelungen zu vergleichen, um zu sehen, welche die meiste Leistung entnimmt.

Was ich gemacht habe

• Direktanschluss, um die Kurve Cp(λ) und den Punkt maximaler Leistung (etwa 7,5 kW) zu ermitteln.
• Boost-Wandler mit PI-Regler auf der Ausgangsspannung, Schaltfrequenz 10 kHz.
• Perturb-&-Observe-MPPT, das den Gipfel der Leistungskurve selbst sucht.
• Statische und dynamische Untersuchung jedes Falls.

Was mir aufgefallen ist und was ich gelernt habe

• Je intelligenter die Regelung, desto mehr Leistung wird entnommen, ohne die Hardware anzufassen.
• Der Boost kann die Spannung nur erhöhen. Ein Buck-Boost würde diese Grenze aufheben.

Meine Fehler

• Mein erster PI-Regler war zu aggressiv und schwang. Ich musste die Verstärkungen stark verringern.
• Ich habe einen P&O-Code aus der Photovoltaik übernommen. Mit einem Boost an einer Windturbine mussten die Vorzeichen der Schrittweite umgekehrt werden.
• Bei sehr hoher Leistung divergiert das Modell, weil die Bauteile nicht dimensioniert wurden.

Ergebnisse

• Cp ≈ 0,44 mit dem MPPT, nahe am Maximum der Turbine.
• Etwa 2,4-mal mehr aufgenommene Leistung als mit der Regelung allein.
• Ohne Regelung veränderte ein Lastsprung die Spannung um den Faktor 31.

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