[发明专利]一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法

权利要求书

1.一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：建立永磁半直驱风力发电机组的数学模型；

S2：建立永磁半直驱风电机组的自抗扰控制器模型；

S3：用滑模控制的方法对自抗扰控制器ADRC中的NLSEF和ESO改进；设计新型控制函数替代常见的开关函数：

选择l(e₁)＝-γtanh(s)-η|X|s；

其中，q为0到1之间的任意参数；

S4：基于S3建立的跟踪微分器TD、SM-ESO、SM-NLSEF，得到改进的滑模自抗扰控制器SMC-ADRC。

2.根据权利要求1所述的一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法，其特征在于，S2中的所述自抗扰控制器模型为：

进一步写为：

其中，a(t)为总扰动，b为控制增益；

式中：T_a为气动转矩，J为转动惯量，k为齿轮箱变比，B为摩擦系数，k_M为电磁转矩系数，ω为电机转子角速度。

3.根据权利要求1所述的一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法，其特征在于，所述S3具体包括以下步骤：

S31：基于自抗扰控制，利用下述公式获取非线性跟踪微分器：

其中，

式中：ω_ref为额定风轮转速，ω₁为ω_ref的跟踪信号，e₂为误差信号，a为速度因子，a越大跟踪速度越快；h₀为滤波因子；δ为非线性因子；

S32：利用滑模控制改进自抗扰控制器的SEO，建立滑模SM-ESO；

式中，z₁为转速ω的估计值；z₂为扰动a(t)的估计值；i_q为q轴电流；Q(e₃)为最优控制函数；

S33：利用滑模控制改进自抗扰控制器的NLSEF，建立SMC-NLSEF；

式中，i_q0为q轴电流控制量；为q轴电流给定值。

4.根据权利要求3所述的一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法，其特征在于，S32中所述Q(e₃)确定过程如下：

令保证s(t)≤θ；误差方程为：

结合上式可得，

构造第一滑模面：s₁＝ce_x1+e_x2，式中，c为滑模面参数，且c0；设计最优控制函数Q(e₃)，保证滑模系统能够快速趋于稳定：Q(e₃)＝-ce_x2-εsign(s₁)-qs₁，式中ε，q为可调增益参数，且ε、q0。

5.根据权利要求3所述的一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法，其特征在于，S33中所述l(e₁)选取如下：

l(e₁)＝-γtanh(s)-η|X|s，其中，q为0到1之间的任意参数。

6.根据权利要求5所述的一种永磁半直驱风力发电机组最大功率跟踪方法，其特征在于，S33具体包括以下步骤：

构造滑第二模面：s＝c₁e₁，式中，c₁为滑模面参数，且c₁0；

建立SMC-NLSEF的表达式为：