更新时间：2023-05-31 14:08
随着能源危机和环境污染的加剧，在绿色能源快速发展的大环境下，风力发电正受到前所未有的重视和发展。但由于风力涡轮发电机存在着非线性的特性，其运行输出的最大功率点位置将随风速的改变而不同。 由于可再生能源的可变性以及要与电网相互作用，风力发电装置通常被认为是电能质量较差的装置，因此在设计控制系统时要考虑电能质量。风力机出现时就有了对控制的要求，控制的主要目标是将功率与转速限制在一些标准值以下，以保证风力机在大风的条件下安全运行。因此从根本上说风力机是一个捕获风能并将风能转换为其他有用能量的装置，特别是与电网相连的风能转换系统，其设计必须保证能耗最小、运行安全、满足其噪声发射和电能质量的要求 为保证可再生能源的最大利用率，风电并网系统需采用适当控制策略，以便尽可能保证有功功率的最大输出，由于风电场风速动态波动变化，风电场的输出功率存在较大随机波动，间歇性的功率波动将对大电网的电能质量造成不利影响。
用于风力发电的最大功率追踪器，能快速追踪风力发电系统输出的最大功率点。扰动观测法结构简单，反应速度快，但当发电机达到最大功率点附近时，容易受外界干扰，造成功率损耗，降低风能使用效率。比率法其扰动程度比扰动观测法要小很多倍，但达到最大功率点所需的时间相对较长。三点权位法在系统达到最大功率点时，受外界干扰少，但其计算量大，追踪时间较比率法还久。模糊控制法运算量大，且需要设计良好的模糊规则库才可以达到预期目标。登山式搜寻法若定步长过大，稳定时转速扰动导致功率波动较大，若定步长过小，则影响风速响应速度；同时变步长时算法会滞后风速变化。 为使风力发电系统在变动风速下，不受外界干扰，易使风力机保持在最大功率点运行，可通过调节电源转换器的工作周期，使风力发电系统在任何风速下皆可运行在最大功率点，从而将最大功率输出至负载，并避免实际运行时使用风力计和转速计，本章采用了同步扰动随机逼近（SPSA）算法进行风力发电系统的最大功率追踪。 传统风力发电机多为感应发电机，随着整流和变频技术的日趋成熟，发电机输出电压频率可经转换器转换为系统频率，因此同步发电机已逐渐应用于风力发电系统中，而永磁同步发电机具有不需外加变速装置、无电刷式转子、不需外加直流激磁电源、稳定度较佳、构造简单、装置成本低、易于操作、维修成本低等特点。