直驱风力发电系统最大功率跟踪控制：考虑输入饱和与参数不确定性

"考虑输入饱和的直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪控制" 在直驱式永磁同步风力发电系统中，最大功率点跟踪（MPPT）技术是提升风能捕获效率的关键。传统的MPPT方法，如叶尖速比法、爬山法和最佳特性曲线法，在应对系统复杂性和不确定性时存在局限性。针对这个问题，本文提出了一种创新的控制策略，旨在解决因变流器输入饱和和损耗转矩参数不确定性带来的控制稳定性问题。 直驱式永磁同步发电机（PMSG）以其无齿轮箱设计和全功率变流器的优势，成为了现代风力发电的优选方案。然而，大转动惯量和参数不确定性使得控制系统设计面临挑战。在风速低于额定风速时，系统需通过MPPT运行方式最大化风能利用率。控制发电机的电磁转矩，即通过控制dq解耦后的有功电流，可以实现对转速的控制，进而跟踪最大功率点。 文章提出了一种自适应转速控制策略，该策略结合了Lyapunov稳定性理论，考虑了输入饱和和损耗转矩的影响。在输入饱和情况下，传统的控制方法可能导致系统不稳定，而提出的自适应控制方法能够在保证系统稳定的同时，加快响应速度，减少超调，确保转速跟踪效果，从而实现对最大风能的精确跟踪。 仿真结果证实了所提控制器的有效性。在输入饱和的工况下，考虑饱和输入的自适应控制方法能够保持系统的稳定性，即使面对模型参数不确定性，也能保证良好的跟踪性能。这种方法克服了传统方法的不足，如依赖精确的风速测量、参数不确定性以及因系统损耗导致的控制缺陷。 考虑到风力发电系统中的非线性特性，如大转动惯量和运行扰动，滑模变结构控制、自适应控制和自抗扰控制等先进控制技术也被提及作为可能的解决方案。这些方法为解决复杂的动态行为提供了可能，特别是在处理系统不确定性时，能实现快速且鲁棒的转速控制。 本文提出的控制策略在直驱式永磁同步风力发电系统中具有显著的实用价值，能够有效应对输入饱和约束和参数不确定性，提高风能捕获效率，推动风力发电技术的进一步发展。