基于改进爬山算法的风机最大功率点控制策略研究

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1、第37卷第6期四川电力技术Vo1．37。No．62014年12月SichuanElectricPowerTechnologyDec．。2014基于改进爬山算法的风机最大功率点控制策略研究田永贵。王奔，薛禾雨，李鹏。高鲁峰。李晓(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：爬山搜索法是风力发电最大功率点的跟踪控制策略的主要方法之一。传统的爬山搜索法对于惯量大的风力发电系统，由于时间常数大使转速滞后，导致无法进行正确的搜索控制，因此，提出了改进变步长爬山搜索法，并与基于斜率变步长爬山搜索法做对比，仿真结果表明，改进之后的爬山搜索法对小型风电系统的

2、最大功率点的跟踪有良好的效果，能够避免在风速稳定时的机械振荡和提高风能利用率。关键词：风力发电；爬山搜索法；最大功率跟踪；变步长Abstract：Climbingsearchmethodisoneofthemajormethodsonmaximumpowerpointtrackingofwindpowersystem．Forthewindpowersystemwithlargeinertia，thetraditionalclimbingsearchmethodcannotcarryoutthecorrectsearchcontrolbe—causeof

3、therotatingspeedlagcausedbylargetimeconstants．Therefore，animprovedvariablestepclimbingsearchmethodisproposed，andcomparedwiththeclimbingsearchmethodbasedonslope．Thesimulationresultsindicatethattheimprovedmethodhasagoodeffectonmaximumpowerpointtrackingofsmallwindpowersystem，anditn

4、otonlyincreasestheutilizationofwindenergy，butalsoavoidsthemechanicaloscillationswhenwindspeedisstable．Keywords：windpowergeneration；climbingsearchmethod；maximumpowerpointtracking；variablestepsize中图分类号：TM762文献标志码：A文章编号：1003—6954(2014)06—0054—07中考虑风机的动态性能提出风速频率分离的双闭环0引言直接控制来减小系统的机械

5、振荡。文献[12一l3]分别运用支持向量机和神经网对有效风速估计和文献风力发电是可再生能源发电中发展速度最快、[14—15]基于线性和非线性系统中变量的状态进行技术最成熟的一种发电方式，然而风电并网功率的最优转速估计来进行叶尖速比控制完成最大功率点波动性和间隙性会对电网的稳定性和电能质量产生的跟踪。文献[16—18]分别给出通过模糊控制、变增重要影响J。研究风力发电最大功率跟踪点控制益的极值搜索、三点法的变步长爬山法，这些算法在成为了国内外学者研究的重要课题之一。最大功率的跟踪性能上比定步长爬山法优越。目前常见的最大功率点跟踪策略主要有3种方不管哪种改

6、进的爬山法都是考虑如何在搜索的法：叶尖速比法(tipspeedratio，TSR)、功率信号反过程中给出合适的步长使搜索时问短和造成的振荡馈法(powersignalfeedback，PSF)、爬山搜索法(hill小，针对这个问题，引用变斜率的变步长思想采用考—climbsearching，HCS)。文献[4—6]阐述了传统虑3个时刻的采样对应的斜率关系给出搜索步长，的叶尖速比法、功率反馈法、爬山法的3种控制策旨在避免因为两个时刻的转速差接近于0时造成的略，针对传统的3种最大功率点方法的缺点，很多学搜索步长过大，而且在风速稳定的情况下可以实现者提出了很

7、多改进的控制策略。对于最大功率反馈停IE扰动。法，文献[7]实时在线修正最大功率曲线的来保证最大功率点跟踪的精度，文献[8—9]考虑了风力机1小型风力发电机组特性和数学模型在运行中的动态过程风轮的储能以风轮为控制对象来减少过度时间。文献[10]分析了叶尖速比法中小型发电系统的拓扑结构如下图1所示。本节风速仪在不同地方对最大功率点跟踪的影响并提取根据小型风力发电机系统的各个组成部分特性进行了补偿机制来更精确地跟踪最大功率点。文献[11]分析，并建立了风力机、传动链、三相异步电机、变流-54．第37卷第6期四川电力技术Vo1．37。No．62014年l2月

8、SichuanElectricPowerTechnologyDec．，2014器的数学模型。1