通过PSO算法优化并联双馈发电机（DFIG）风电涡轮机的FOPI-MPPT控制器

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Optimal FOPI-MPPT Controller for Grid-Connected DFIG Wind Turbines via PSO

本研究提出基于双馈感应发电机（DFIG）的转子侧控制方法，采用分数阶PI（FOPI）控制器结合粒子群优化（PSO）动态调整转速，实现高效变风速最大功率点跟踪（MPPT），并通过MATLAB/Simulink仿真验证了其提升稳态性能及功率提取效果。

　　

摘要

本研究提出了一种用于风能转换系统的转子侧控制方法，该方法采用双馈感应发电机（DFIG），该发电机可在不同速度范围内运行。通过实现分数阶比例-积分（FOPI）控制器，可以动态调节发电机的转速，从而提高能量捕获效率，并在不同风速条件下实现高效的最大功率点跟踪（MPPT）。分数阶控制具有更高的灵活性和适应性，能够通过减少风速波动时的转速偏差来提升稳态性能。控制器增益及分数阶参数通过粒子群优化（PSO）算法进行调优，以最小化转速和电磁转矩的误差，确保在广泛的风速范围内实现高效运行。此外，还采用了传统的比例-积分（PI）控制器来调节转子电流，以维持系统稳定性并提高功率因数。在MATLAB/Simulink中进行的仿真结果表明，FOPI控制器能够提升稳态速度跟踪性能并最大化功率输出。所提出的控制策略为基于DFIG的风力涡轮机的转子侧功率控制提供了可靠的解决方案，实验结果证明了该方法在提升系统整体性能方面的有效性和鲁棒性。这些发现凸显了分数阶控制在不同风速条件下提高功率输出和保持可靠运行的潜力，使其成为开发高效风能转换系统的有力候选技术。