摘    要：针对风力发电风速的随机性和不确定性，以及大惯性永磁风力发电系统输出功率受风机机械功率和所储的机械势能的变化率的交叉影响特点，提出一种基于爬山搜索法的新型****风能捕捉算法。为了得到较宽的变速范围，在三相二极管整流器和pwm逆变器之间接有升压斩波器，新型爬山算法采用****直流电流控制，调节输入直流电流以跟从****的参考电流，产生不同转矩控制电机的转速买现****功率跟踪，并在爬山算法基础上添加数据存储和输出功能，避免了盲目的爬山搜索。最后通过viatlah对一个50 kw永磁直驱风力发电系统进行了仿真分析，对比了传统爬山算法与新型爬山算法在****功率点跟踪上的差别。仿真结果验证了该算法的可靠性，表明新型爬山算法在大惯性变速恒频风力发电系统中具有更好的实用性。

关键词：永磁直驱风力发电；****功率跟踪：新型爬山算洼；直流电流控制

中国分类号：tp 27    文献标识码：a

  风力发电的发展不仅为社会带来经济效应也带来了巨大的环境效应。然而风力发电的基础投资大，受自然条件制约，运行小时数低，风能利用率低，增加了风力发电的投资难度，制约着风力发电的发展。因而研究****风能捕捉具有重要意义。

  爬山算法以其实现方法简单（既不需要测量风速也不需要测量风机机械功率特性）是目前应用广泛的****风能捕捉算法。然而传统爬算法只适宜在风机惯性十分小时工作，对于大惯性风机系统，输出功率受风机机械功率和所储的机械势能变化率的交叉影响，传统爬山算法对随机快速变化的风速不能快速跟踪，追踪效果不理想。因而本文在分析风力机特性和爬山原理基础上，提出新型直接电流控制爬山搜索算法。

  根据贝兹( betz)理论，风轮机实际得到的功率与风速的三次方有关。在风速v下运行时，单位时间内捕获的风能为

式中，p为空气密度；s为风轮的扫掠面积；r为风轮半径(m)；v为风速；ω为风轮旋转机械角速度；cp（λ，β）为风能利用系数，反映了风轮机利用风能的效率，它是叶尖速比λ和桨叶节距角β的函数。

    由上可知在一定的风速下，风机输出功率取决于功率系数cp (λ)，在不同的风速下，只要控制风机转速使得满足叶尖速比λ=λopx，则cp (λ) =cpmax。可得到不同风速下****功率，功率曲线，如图l所示。

    由传统爬山算法原理，爬山算法示意图，如图2所示。

   

    从图2可看出在同一风速下，当风力机运行在功率曲线任一点a时对指令转速施以较小的扰动值△ω，此时，运行点移至c，若pc>pa，则说明当前风力机运行点在****功率点的左边，此时应选择扰动方向为转速增加的方向；若pc<pa，则当前风力机运行点在****功率点右边，此时应选择扰动方向为转速减小的方向。以此逻辑，风力机不论运行在何点，都会朝着****功率点移动，最终在****功率点达到平衡。

    本文基于此提出新型电流扰动爬山算洼，通过控制直流电流，产生不同的转矩从而控制电机的转速满足一定尖速比的要求，跟踪****功率曲线：由于电机转速与恒定励磁的峰值电压成比例，可由二极管整流器滤波后直流电压值得到发电机转速，从而省去了电机转速测量过程，提高了算法可靠性。

    i)扰动原理及计算传统变步长爬山算法旨在对转速进行扰动以寻找****转速，然后通过转速外环控制系统追踪****转速指令输出****功率。与传统爬山算法控制策略不同新型爬山算法采用****直流电流控制，调节输入升压斩波器的直流电流以跟从****的参考电流从而跟踪风力机的****功率点。电流扰动方向判断，见表1。