综述：混合可再生能源系统在离网水泵技术中的控制策略概述

这篇综述系统梳理了光伏(PV)和风能(WE)混合可再生能源水泵系统(HREWPS)的控制策略，重点探讨了最大功率点跟踪(MPPT)、电机控制(FOC/DTC)和人工智能(AI)优化技术在提升能效、可靠性和适应性方面的创新应用，为离网农业灌溉提供了可持续解决方案。

　　

混合可再生能源系统在离网水泵技术中的控制策略

Abstract
光伏(PV)和风能(WE)混合系统为偏远地区水泵提供了可持续解决方案。本文全面分析了混合可再生能源水泵系统(HREWPS)的控制策略，涵盖最大功率点跟踪(MPPT)算法（如P&O、IC、模糊逻辑、ANN、ANFIS）、电机控制方法（FOC、DTC、标量控制）及其在IM、BLDCM、PMSM等电机中的应用，同时探讨了无电池配置、AI能源管理和区块链微电网交易等前沿技术。

Introduction
随着全球对化石燃料依赖的降低需求，光伏-风能混合灌溉系统因其经济性和环保性备受关注。早期离网系统采用基础风光互补设计，而现代系统通过集成MPPT和储能技术(ESS)显著提升了稳定性。典型HREWPS架构包含能量转换模块（PV阵列、风机）、功率调节电路和电机-离心泵组，其中FOC通过解耦定子电流实现精准调速，在太阳能灌溉中可降低12%能耗。

Control of PVWPS
MPPT控制技术
先进MPPT算法是应对局部遮荫(PSC)的关键。改进型P&O算法通过检测功率曲线峰值将效率提升3.1%，而INC-GWO混合算法在动态环境中展现最优跟踪性能。实验显示，ANN-MPPT响应速度比传统P&O快0.016秒，稳态效率达99.5%。CHHO混沌优化结合DTC可降低转矩脉动，而ANFIS-FPA控制的Luo转换器在1000→300 W/m²辐照突变时仍保持99%效率。

电机控制技术
• IM控制：V/f控制简化了单级逆变器设计，但矢量控制(VC)通过转子磁链定向实现独立调速，在无电池系统中能稳定直流母线电压(±1% of 500 V)
• BLDCM控制：动态能量调整控制(DEAC)省去相电流传感，WODE算法配合正Luo转换器有效抑制功率振荡
• PMSM控制：Type-2模糊补偿PI控制器处理参数不确定性，MMRGI-FLL结构消除低次谐波
• SRM控制：HSSAC拓扑结合滑模DTC实现单级功率转换，TLBIC三电平转换器降低开关应力
• SynRM控制：HG单元升压转换器配合间接FOC，双SOGI估算器替代物理传感器

Control of WEWPS
桨距角控制
液压控制器(HPC)采用机器学习实现68.1%误差降低，而电动变桨(EPC)中PID-PSO-ANFIS模型在180 m^-1·s^-1风速下输出2.282 kW最优功率。比较显示，智能变桨比传统PID减少66%扭矩振动。

发电机控制
DFIG通过滑模控制(SMC)实现功率解耦，PMSG采用超扭曲滑模(STSMC)降低电流谐波。实验证实，模型预测控制(MPC)使PMSG在故障期间保持低压穿越能力，而基于神经网络的补偿器(ANNC)可处理20%参数漂移。

Challenges and Developments
挑战包括泵头变化引发的汽蚀风险（通过LPV模型缓解）和极端环境下的组件退化（采用TS模糊容错控制）。发展趋势呈现三大方向：

1. 智能诊断：VGG16-ResNet50混合模型实现多尺度故障检测
2. 混合存储：电池-飞轮组合使柴油消耗降低30-40%
3. 数字孪生：强化学习(RL)优化电解槽实时控制

Conclusion
从MPPT算法革新到AI驱动的自适应架构，现代HREWPS控制策略正向着模块化、自愈型方向发展。未来需重点突破多源协调控制标准化、低功耗边缘计算硬件集成等瓶颈，以推动离网水泵技术在资源受限区域的规模化应用。