汤天浩，陈新红，彭东恺，韩金刚

(上海海事大学电力传动与控制研究所，上海200135)

引言

开发利用风能成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分，而开发利用风能的最重要形式就是风力发电。风力发电系统可以分为恒速恒频和变速恒频两大类，其中变速恒频风力发电系统主要有间接式和直驱式两种驱动方式。由于直驱式风力发电系统采用低速永磁同步发电机，无须齿轮箱；经电力电子变流装置将风力发电机输出的电能变换为频率、电压恒定的交流电馈入电网，因此系统结构简单，同步电机的工作频率与电网频率互相独立，发电机在可利用风速范围内无转速调节限制，且不存在同步电机的失步问题，已成为当前风力发电的主流方案之一[1]。

直驱式风力发电系统可采用由三相桥式可控整流器和三相桥式逆变器构成的背靠背变流电路，通过PWM整流控制风机输出功率，而在逆变器侧实现交流并网控制；也可采用三相桥式二极管整流电路加BOOST斩波电路来控制直流输出[2]。系统建模通常采用动态数学模型[3]，然后通过坐标变换，分别控制d，q轴的电压或电流分量来实现风机输出功率和交流并网控制。由于风力发电系统是一个较为复杂的非线性系统，其建模与控制一直是当前的研究热点之一。

本文旨在寻求一种简化的建模与控制方法。为此，针对永磁直驱式风力发电系统的MPPT控制问题，深入研究分析了系统结构与等效电路，建立了系统的稳态数学模型，推导出其功率关系式，采用基于功率信号反馈（PSF)的MPPT控制方法，实现系统的最大功率控制，并通过系统仿真验证了其可行性。……