关于风力机输出功率控制的文献综述
1.研究背景
世界能源消耗的持续增长，使世界范围内的能源危机愈发严重，全世界也正竭力寻求更丰富清洁的新能源作为传统的不可再生能源的替代者，以实现能源的可持续发展。凭借风能蕴藏量巨大、无污染、可再生、分布广等优点，风力发电成为当今世界能源发展的一个重要方向。中国作为能源消费大国，也面临着各种能源、环境危机，风力发电是实施能源可持续发展战略的重要选择。
中国风能资源丰富。据统计，陆地上距地10m高处的风能资源总储量为32.26亿千瓦，实际可利用的有2.53亿千瓦。东南沿海及其附近岛屿、新疆北部、内蒙古、甘肃北部均是风能资源丰富地区，分布范围广。
风力发电经过20多年来的快速发展，其技术得到了大幅度的跨越。装机量即是体现。2014年全国新增安装风电机组13121台，新增装机容量23196MW，同比增长44.2%；累计安装总台数为76241台，累计装机总容量为114609MW，同比增长25.4%。
2.当前风力发电技术面临的问题
风力发电技术虽然得到了很大的发展，但仍存在很多局限性和不足。传统风力机采用最大功率点跟踪控制策略实现在额定风速以下最大限度的捕获风能，额定风速以上则按风电机组额定功率输出。因风速的不可预测性、随机波动性以及桨距角执行机构的时滞，风电机组的输出功率都会产生波动。为实现风电机组的恒功率输出，需对输出功率进行限制，减小功率波动。随着风电场大量并入电网，电网调度部门要求风电场具有有功功率调节能力，能根据调度指令控制其有功功率输出。所以对风电机组输出功率进行控制就显得尤为重要，对解决当前众多问题都有积极影响。
在MPPT区域内，输出功率与风速三次方成正比，微小的风速波动都将引起功率的较大变化，故需要设置适当的功率限值，选择合适的策略来控制系统，尽量将MPPT区域内的输出功率以恒功率形式输出，以此减小功率波动。
同时，还存在其他的因素，如大型风力机转动惯量大无法快速响应风速的突变、机组模型难以确定等，这些都是目前风电技术发展急需解决的问题，需要对这些问题提出具有针对性的解决方法。
3.功率控制策略综述
众多输出功率控制的方法都是基于变速和变桨距角两个基本方法，不同点在于所采取的控制手段、计算方法、所用器件等。在额定风速以下，通常保持桨距角恒定，改变电机转速使风力机运行在最佳叶尖速比下，以实现最大功率跟踪；在额定风速以上，基本保持电机转速维持在额定值附近，通过改变桨距角使发电机输出额定有功功率[1]，也可将变速控制与变桨控制相结合。下面将从不同问题的解决方法角度，对各文献中采取的策略进行具体的说明与比较。
3.1转速和功率反馈
变桨系统为机械部分，尤其是大型风力机，转动惯量大，机械反应慢，无法实时对风速变化作出反应，存在时滞现象。基于实时的转速和输出功率的反馈环变桨系统可以较好地作出跟踪反应。
文献[2]针对直驱式永磁同步风力发电机转动惯量大，变桨系统动作滞后以及变桨速度限制问题，提出在额定风速以下，采用基于转速反馈的最大风能跟踪控制；额定风速以上，根据发电机额定功率和实时转速确定电机的参考电磁转矩，将输出功率限定在额定功率附近。同时，给出双模控制系统中两种控制模式的平滑切换策略。
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