文献综述（或调研报告）：
风能取之不尽，用之不竭，目前已成为水能之外最具规模应用前景的零排放、可再生能源。19世纪末,丹麦首先研制成功了风力发电机组 ,并建成了世界上第一座风力发电站。一个世纪以来,世界各国纷纷研制了类型各异的风力发电设备,风力发电的重要意义不断受到国际社会的普遍关注与高度重视,对风力发电的学术研究和推广普及工作取得了相当突出的进展。近年来由于化石燃料的短缺危机及对环境保护的要求日益严格,特别是根据《京都议定书》的国际协定兑现减排 CO2等温室效应气体的承诺,促使风电发展越来越迅猛。
常见的风力发电机有笼型异步发电机和双馈异步发电机,由于存在齿轮箱,双馈异步发电机还存在碳刷和滑环,使得系统成本高、可靠性差、维护量大,且噪声污染严重。并且当其低负荷运行时,效率较低,特别是随着单机容量的增大,问题更加突出。直驱和无刷化越来越受到人们的关注。因此,基于变速运行、变桨距调节、 低转速、高效率、高功率因数的直驱永磁同步风力发电机(DDPMG)已成为研究开发的热点之一。该类型发电机采用永磁体励磁, 消除了励磁损耗, 提高了效率, 实现了发电机无刷化;并且运行时,不需要从电网吸收无功功率来建立磁场,可以改善电网的功率因数;采用风力机对发电机直接驱动的方式 ,取消了齿轮箱,提高了风力发电机组的效率和可靠性,降低了设备的维护量,减少了噪声污染。
近年来，直驱永磁同步风力发电机组已成为大型并网风力发电机组的主流机型。图2为直驱永磁同步发电机系统：
图2
风力机主要有两类功率调节方式：一类是定桨距失速控制；另一类是变桨距控制。定桨距风力机的风轮叶片与轮毂的连接是固定的，即当风速变化时，叶片的迎风角度不能随之变化。它具有结构简单、性能可靠的优点，但这种风力机的功率调节完全依靠叶片的气动特性，机组的输出功率随风速的变化而变化，通常难以保证在额定风速之前风能利用系数较大，特别是在低风速区。采用变桨距功率调节方式避免了定桨距调节方式中超过额定风速时发电机输出功率下降的缺点。变桨距风力发电机组的功率调节不完全依靠叶片的气动特性，而要依靠叶片节距角(气流方向与叶片横截面的弦的夹角)的改变来进行调节。变桨距型风力机能使叶片的安装角随风速而变化，从而便于风力机在各种工况下(起动、正常运转、停机)按照风机最佳参数运行。在额定风速以下时节距角处于零度附近，不作变化，可认为等同于定桨距风力机，发电机的功率根据叶片的气动性能随风速的变化而变化，以使发电机在额定风速以下的工作区段有较高的发电量；当功率超过额定功率时，变距机构将调整叶片节距角，将发电机的输出功率限制在额定值附近，不需要采用过载能力大的发电机。
变桨距风力机的变距机构可以是液压伺服系统或者电气伺服系统，出于限制动态转矩的目的，需要对变距机构的输出节距角信号的变化速率进行限制，一般为5 --12 之间。由于节距角的变化对风力机的动态转矩有着非常大的影响，而且，随着风力机风轮直径和高度的进一步增大，现代风力机在结构上变得更加柔韧，从而会影响到风力机控制系统的控制效果。
基于上述分析考虑，为了使风速在额定大小附近波动时，输出功率能够平滑切换，学者们提出了各自的解决方案：
文献[8]利用电力电子技术和储能元件抑制风力发电机组输出功率的波动，然而这种控制方法需增加新的硬件装置，提高了系统成本和控制难度。文献[9-11]通过对发电机转速的控制，使风力发电机输出有功功率能较好地跟踪给定的功率曲线，但该控制方法使发电机转速波动较大，有时甚至会超过风机额定转速。文献[7]提出一种在全风速范围内通过变桨距控制来平滑发电机输出有功功率的控制方案，但由于变桨距机构惯性很大，在风速变化较快时，仅通过变桨控制调节发电机输出的有功功率，很难达到理想效果。文献[1]考虑到风能的随机性及直驱风能发电系统很强的非线性，设计了基于模糊理论的变桨距控制器和发电机转矩动态滑模控制器。文献[3]采用模糊C-均值（FCM）聚类法和递推最小二乘法（RLS）离线学习得到网络初始参数，并把滑模误差引入到变桨距滑模控制自适应律中，在线调整RBF网络中心和权值以改善系统的动态性能。其余算法在此不再一一叙述。
