李樹江，蔡海鋒，鄧金鵬，孔麗新
沈陽工業大學信息科學與工程學院遼寧省教育廳重點實驗室，遼寧沈陽

摘　　　要：風能具有隨機性、不穩定性的特點，為了提高風力發電系統中風能的利用效率，在比較各種較大風能捕獲算法的基礎上，分析了爬山搜索法和葉尖速比法的不足，提出了自適應變步長搜索算法來捕獲較大風能。通過改進爬山搜索法的變步長策略，明顯加快了搜索速度，通過引入初始估計葉尖速比值，大大縮小了搜索范圍。該算法不需要實時檢測準確風速，不依賴風力機較佳功率曲線，有效地降低了成本，提高風力發電的效率。文中重點分析了算法的自適應性和變步長策略，仿真結果表明，該算法能夠使風力機更快速到達較大功率點，動態響應快，收斂性好。

關　鍵　詞：風力發電；較大風能捕獲；葉尖速比；爬山搜索法

１　引　言
在風力發電系統中，風力機從風能中獲得的能量主要取決于風速和風力機旋轉角速度。在一定風速下風能捕獲存在一個較優值，如何在隨機風速下快速尋找較佳的風機轉速，達到較大的風能轉化效果，是風力發電效率的關鍵問題［１�玻玻荨］^大風能捕獲方法有以下幾種：功率信號反饋法利用風力機的輸出功率與風速的關系來捕獲較大風能。其缺點是必須獲得較佳功率曲線，實際中，需要大量計算和實驗［３］。葉尖速比法，該方法使系統在風速變化時保持一個較優的葉尖速比。而較優葉尖速比需通過數值近似計算方法得到，實現難度較大［４］。爬山搜索法可以在一定程度上避免對風力機準確模型的依賴，它通過實時檢測風力機轉速和輸出功率，利用風力機定性模型使電機工作于較大功率點，但是，該方法的局限性在于，捕獲較大功率點需要幾百秒的時間［５］，嚴重影響跟蹤效果，較適合于直驅型風力發電系統［６］。另外還有通過參數估計來捕獲較大風能方法［７�玻福荨１疚奶岢隽艘环N自適應變步長搜索算法，通過初始估計葉尖速比，可以使初始轉速快速地定位在較大功率點附近。在穩態風速時，變步長搜索策略可以保證快速到達較大功率點，并得到較優轉速。仿真結果表明，在陣風和隨機風速下，跟蹤效果明顯優于爬山搜索法。

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