摘    要：針對風力發電風速的隨機性和不確定性，以及大慣性永磁風力發電系統輸出功率受風機機械功率和所儲的機械勢能的變化率的交叉影響特點，提出一種基于爬山搜索法的新型****風能捕捉算法。為了得到較寬的變速范圍，在三相二極管整流器和pwm逆變器之間接有升壓斬波器，新型爬山算法采用****直流電流控制，調節輸入直流電流以跟從****的參考電流，產生不同轉矩控制電機的轉速買現****功率跟蹤，并在爬山算法基礎上添加數據存儲和輸出功能，避免了盲目的爬山搜索。最后通過viatlah對一個50 kw永磁直驅風力發電系統進行了仿真分析，對比了傳統爬山算法與新型爬山算法在****功率點跟蹤上的差別。仿真結果驗證了該算法的可靠性，表明新型爬山算法在大慣性變速恒頻風力發電系統中具有更好的實用性。

關鍵詞：永磁直驅風力發電；****功率跟蹤：新型爬山算洼；直流電流控制

中國分類號：tp 27    文獻標識碼：a

  風力發電的發展不僅為社會帶來經濟效應也帶來了巨大的環境效應。然而風力發電的基礎投資大，受自然條件制約，運行小時數低，風能利用率低，增加了風力發電的投資難度，制約著風力發電的發展。因而研究****風能捕捉具有重要意義。

  爬山算法以其實現方法簡單（既不需要測量風速也不需要測量風機機械功率特性）是目前應用廣泛的****風能捕捉算法。然而傳統爬算法只適宜在風機慣性十分小時工作，對于大慣性風機系統，輸出功率受風機機械功率和所儲的機械勢能變化率的交叉影響，傳統爬山算法對隨機快速變化的風速不能快速跟蹤，追蹤效果不理想。因而本文在分析風力機特性和爬山原理基礎上，提出新型直接電流控制爬山搜索算法。

  根據貝茲( betz)理論，風輪機實際得到的功率與風速的三次方有關。在風速v下運行時，單位時間內捕獲的風能為

式中，p為空氣密度；s為風輪的掃掠面積；r為風輪半徑(m)；v為風速；ω為風輪旋轉機械角速度；cp（λ，β）為風能利用系數，反映了風輪機利用風能的效率，它是葉尖速比λ和槳葉節距角β的函數。

    由上可知在一定的風速下，風機輸出功率取決于功率系數cp (λ)，在不同的風速下，只要控制風機轉速使得滿足葉尖速比λ=λopx，則cp (λ) =cpmax。可得到不同風速下****功率，功率曲線，如圖l所示。

    由傳統爬山算法原理，爬山算法示意圖，如圖2所示。

   

    從圖2可看出在同一風速下，當風力機運行在功率曲線任一點a時對指令轉速施以較小的擾動值△ω，此時，運行點移至c，若pc>pa，則說明當前風力機運行點在****功率點的左邊，此時應選擇擾動方向為轉速增加的方向；若pc<pa，則當前風力機運行點在****功率點右邊，此時應選擇擾動方向為轉速減小的方向。以此邏輯，風力機不論運行在何點，都會朝著****功率點移動，最終在****功率點達到平衡。

    本文基于此提出新型電流擾動爬山算洼，通過控制直流電流，產生不同的轉矩從而控制電機的轉速滿足一定尖速比的要求，跟蹤****功率曲線：由于電機轉速與恒定勵磁的峰值電壓成比例，可由二極管整流器濾波后直流電壓值得到發電機轉速，從而省去了電機轉速測量過程，提高了算法可靠性。

    i)擾動原理及計算傳統變步長爬山算法旨在對轉速進行擾動以尋找****轉速，然后通過轉速外環控制系統追蹤****轉速指令輸出****功率。與傳統爬山算法控制策略不同新型爬山算法采用****直流電流控制，調節輸入升壓斬波器的直流電流以跟從****的參考電流從而跟蹤風力機的****功率點。電流擾動方向判斷，見表1。