刘 丹，李 强，冯承超



小型直驱式永磁同步风力发电机快速最大功率追踪仿真研究

刘 丹，李 强，冯承超

(南京理工大学自动化学院，江苏 南京 210094)

直驱式永磁同步发电系统的功率输出直接受发电机转速的影响。为了提高小型直驱式永磁同步发电系统的输出功率，通过分析风力机的工作特性以及最大功率追踪原理，指出经典爬山法的缺点，并提出一种新的变步长爬山法。根据前一次转速扰动和功率变化的梯度关系来决定下一次的扰动步长，可以提高系统的动态响应，扰动方向与经典爬山法一致。在最大功率点附近，功率波动小于一定值时，停止搜索，来实现最大功率追踪的快速性和稳定性。用仿真结果验证了该方法的可行性。

直驱式；风力发电；永磁同步发电机；爬山法；梯度式变步长

0 引言

环境和能源问题逐渐成为制约社会发展的主要问题。风能清洁，并且可再生，必定会在接下来的社会建设中发挥主要作用[1-3]。直驱式风电机组，风力机和发电机直接相连，相较于双馈风机，省去了齿轮箱，能节约成本，减少维护[4-5]。但是由于风能利用的不稳定性，给风力发电再来了很多制约。因此最大功率追踪技术(MPPT)的研究变得尤为重要。最大功率追踪技术可以使得风能最大限度转换成电能[6-9]。

关于最大功率追踪算法，国内外已经有大量的研究，可以分为两类，第一类是最优曲线法，第二类是寻优法，也叫爬山法、黑箱法[10-13]。第一类算法中典型的代表有：最佳叶尖速比法、功率信号反馈法、最佳转矩法。……