基于滑模逆解耦的小型永磁直驱风力发电系统最大风能捕获方法

【摘要】：小型永磁直驱风力发电系统具有非线性、强耦合的特点以及小重量和低成本的应用要求，其若采用传统的叶尖速比法进行风电机组最大风能捕获控制，在风速变化时，会存在动态性能不佳的问题。为此，文章提出了一种基于逆系统的最大风能捕获方法，其以永磁同步发电机（PMSG）为对象，引入逆系统的方法对PMSG系统进行线性补偿。该方法需要对PMSG的转子角度、速度以及机械转矩进行观测，采用常规机械式传感器会增加小型风力发电系统的重量、体积以及设计成本，而传统的无传感器技术（如滑模观测器）又存在自身抖动大的问题。对此，文章为所提方法设计了一种改进型滑模观测器。仿真结果表明，所提控制方法相较于传统的叶尖速比法具有更好的动态解耦性能，且改进后的滑模观测器能够较大程度地消除自身抖动，并可实现在全速域内准确地观测PMSG的转子角度、速度以及机械转矩。