任海军， 侯 斌， 萧 红

(重庆邮电大学 先进制造工程学院,重庆 400065)

0 引 言

风能是一种清洁、无污染以及可再生的绿色能源，风力发电机能把风能转换成电能供人们使用。目前风电系统控制技术使用最多的是变桨距控制，而变桨距控制技术的研究使用最多的控制器是比例-积分-微分(PID)控制器[1]。由于风电系统是一个综合了多种特性的复杂非线性系统，以及风速的不确定性，常规PID控制器难以克服这些困难达到最优控制效果。因此，需要设计更有效的变桨距控制器。

变桨距风力机是在定桨距风力机的基础上加入了主动控制技术[2]，采用变桨距技术控制风电系统，将风力机各部件的受力情况进一步改善，有利于提高大型风力发电机的总体设计和发电质量。在高风速区，通过调节桨距角来限制对风能的吸收，从而保证输出功率维持在额定功率附近。但是由于风力发电环境和风力机自身特性等原因，风电系统很难保证稳定、安全的发电。针对这一问题，近年来学者们进行了很多关于变桨距控制策略的研究[3-7]。

本文提出一种非线性扩张状态观测器PID的变桨风力机输出功率控制策略[8-12]。非线性扩张状态观测器主要作用是测量系统中的未知干扰以及未建模部分，将系统扰动量转换成新的状态变量，同时将观测器的输出信号快速反馈到输入端进行实时补偿，使观测信号与输入端状态变量的估计误差逐渐逼近于零。输入端采用转速偏差和功率偏差作为双闭环控制的两个输入[13-15]，使用PID控制器进行控制。……