Development of Wind Speed Fluctuation-Adaptive and Dynamic MPPT Control System to Increase Power Generated by Wind Turbines

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14153
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 21010:Power engineering-related
• Research Institution: Osaka Institute of Technology
• Principal Investigator: MATAYOSHI Hidehito 大阪工業大学, 工学部, 講師 (80882381)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 風力発電 / 小型風車 / 垂直軸風車 / MPPT制御 / 再生可能エネルギー

Outline of Final Research Achievements

In this study, a Dynamic-MPPT (DMPPT) control system has been developed to increase power generated by controlling a wind turbine in consideration of the period and magnitude of wind speed fluctuations, the current and average wind speed, and the change pattern of the wind turbine rotational speed. In the DMPPT control system, it is crucial to quantify wind speed variations by their average, range, and periodicity to select an appropriate rotational speed. Therefore, this study established a new method of quantifying wind speed variations using linear regression analysis. Furthermore, it has been confirmed that under specific wind speed conditions, DMPPT control can achieve approximately twice the conventional power generation.

Free Research Field

電力工学関連

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本の内陸部では平均風速6.5m/s以上を得られる地域が無数に存在する。しかし頻繁に変動する風速では発電が難しく、期待通りの発電電力量が得られないため風車の都市応用における大きな問題となっている。
現在使用されている一般的な風車制御システムでは風速変動の頻度と大きさを考慮せず、風速変化が緩やかであることを前提に設計されている。そこで本研究では様々な風速変動の頻度と大きさ、風速の現在値、風車回転速度のパターンに応じて適切な回転速度指令値を選択し、出力電力を増大させるシステムを開発した。