20、基于MPPT技术的风力发电系统控制器性能对比分析

基于MPPT技术的风力发电系统控制器性能对比分析

1. 引言

在风力发电系统（WECS）中，为了从风能中获取最大的能量，最大功率点跟踪（MPPT）技术至关重要。不同的MPPT控制器在性能上存在差异，本文将对PI控制器、模糊逻辑控制器（FLC）、多层前馈神经网络（MLFFNN）、径向基函数神经网络（RBFNN）和自适应神经模糊推理系统（ANFIS）这几种基于MPPT技术的控制器进行对比分析，以找出优化隔离式永磁同步发电机（PMSG）风力发电系统功率和电压的最佳技术。

2. 风力发电系统建模

2.1 系统组成

风力发电系统（WEHS）主要由20kW风力涡轮机、PMSG、二极管桥式整流器、带有MPPT控制器的升压转换器、带有PI控制的双向转换器、带有SPWM控制的电压源逆变器（VSI）和电阻负载组成。

2.2 涡轮机模型

• 可变速度风力涡轮机输出的机械功率可以表示为：
  $P_m = \frac{1}{2}C_P(\beta, \lambda)\rho V_w^3$
  其中，$\rho$ 是空气密度，$V_w$ 是风速，$C_P(\beta, \lambda)$ 是功率系数。
• 功率系数 $C_P(\lambda, \beta)$ 是叶尖速比 $\lambda$ 和桨距角 $\beta$ 的非线性函数，表达式为：
  $C_P(\lambda, \beta) = 0.5716(\frac{116}{\lambda_i} - 0.4\beta - 5)e^{-\frac{21}{\lambda_i}} + 0.0068\lambda_i$
  其中，$\f