基于扩张状态观测永磁直驱风力发电系统mppt自适应滑模控制

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1、第42卷第l8期电力系统保护与控制Vo】．42NO．182014年9月16曰PowerSystemProtectionandControlSep．16．20l4基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统MPPT自适应滑模控制茅靖峰，吴爱华，吴国庆，张旭东，吴国祥(南通大学电气工程学院，江苏南通226019)摘要：为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能，针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪(MPPT)控制特点，应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法，设计了一种基于最佳叶尖速比(TSR)控制策略

2、的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构，确保转速跟踪控制稳态无静差利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计，以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节，构造基于状态偏差的滑模变速趋近律，使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性，并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验，验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果，具有较强的鲁棒性和适应性。关键词：风力发电系统；

3、永磁同步发电机；最大功率跟踪；滑模控制；扩张状态观测器；自适应控制AdaptiveslidingmodeMPPTcontrolforPMSG—basedwindenergyconversionsystemsbasedonextendedstateobserverMAOJing—feng，WUAi—hua，WUGuo-qing，ZHANGXu-dong，WUGuo-xiang(SchoolofElectricalEngineering，NantongUniversity,Nantong226019

4、，China)Abstract：Thispaperpresentsanovelmaximumpowerpointtracking(MPPT)controls~ategyfordirect·drivenpermanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG)basedonwindenergyconversionsystems(WECS)．Consideringwindenergy’Sdrasticallynonlinearanduncertaintyfeatures，th

5、eproposedcontrolstrategyadoptswindturbine’Soptimumtipspeedratio(TSR)trackingalgorithmtoachievemaximumenergyconversione衔ciency．andimplementsanextendedstateobserverfESO1ofthewindturbineaerodyrnamictorquewithanadaptiveslidingmodecontrol(SMC)methodtoreal

6、izehightrackingperformancefortheoptimumTSR．TheintegraltermintheslidingmodesurfacefunctioncarlensuretheTSRtrackingcontrolwithoutsteadyerrorThewindturbineaerodynamictorquecanbeevaluatedexactlybytheESOwhichincreasesthedeterminacyofwindpowerdisturbancein

7、MPPTcontrolsystem．Duetothenewreaching—lawalgorithmdesignedbypowercombinationfunctionandoptimumspeedtrackingerrornegativefeedbackloop，thegainoftheswitchfunctioniSgrantedthecapabilityofautomaticadiustwithTSRtrackingerror,andthechatteringamplitudecanbep

8、rogressivelydamped．SimulationresultsshowthattheproposedcontrollerhasabeRerstability,adaptabilityandrobustnesscomparedwiththatofintelligentPIDcontroller．ThisworkiSsupportedbyNationalNaturaIScienceFoundationofChina(No．61004053andNo．6127315l1．Keywords：w