滑模變結(jié)構(gòu)控制方法可有效抑制參數(shù)誤差和外界擾動(dòng)對(duì)雙饋感應(yīng)電機(jī)的影響，提高控制系統(tǒng)的魯棒性，但是滑模變結(jié)構(gòu)控制的抖振仍然是實(shí)際工程應(yīng)用中的一個(gè)缺陷。近年，有學(xué)者提出高階滑模控制方法，這種方法擴(kuò)展了傳統(tǒng)滑模的思想，它不是將不連續(xù)控制量作用在滑模量的一階微分上，而是將其作用于高階微分上，這樣不僅保留了傳統(tǒng)滑模算法簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)且容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，而且可以明顯地削弱抖振現(xiàn)象。針對(duì)發(fā)電機(jī)組的參數(shù)不確定性和電網(wǎng)波動(dòng)，設(shè)計(jì)滑模變結(jié)構(gòu)控制器可以確保在額定風(fēng)速以下和以上兩個(gè)運(yùn)行區(qū)域都穩(wěn)定運(yùn)行，保持輸出功率穩(wěn)定，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)以及作用在機(jī)組上的載荷。
　　滑模變結(jié)構(gòu)控制其有響應(yīng)速度快、超調(diào)小、魯棒性強(qiáng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的高階非線性、強(qiáng)耦合的變槳距系統(tǒng)，將滑模變結(jié)構(gòu)控制與智能控制結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于變槳距系統(tǒng)，可以克服風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中存在的外界擾動(dòng)和參數(shù)變化的影響，同時(shí)解決了滑模變結(jié)構(gòu)控制中存在的抖振現(xiàn)象，保持輸出功率穩(wěn)定。針對(duì)如何實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大風(fēng)能追蹤(MPPT) 問(wèn)題以及發(fā)電機(jī)功率控制問(wèn)題，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制不僅可以有效地估計(jì)空氣動(dòng)力轉(zhuǎn)矩，而且可以提高風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制的抗干擾性，實(shí)現(xiàn)了變速恒頻控制和最大功率點(diǎn)跟蹤的快速和穩(wěn)定控制，從而捕獲更多的風(fēng)能。
　　針對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)和不確定性特點(diǎn)，采用滑模變結(jié)構(gòu)控制方法設(shè)計(jì)風(fēng)電機(jī)組的一種非線性控制器，該控制器基于反饋線性化理論，可以保證變流器的電流在規(guī)定極限值以內(nèi)，從而可以使機(jī)組始終工作在最佳葉尖速比處，實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲。
　　現(xiàn)在已有很多學(xué)者在研究滑模變結(jié)構(gòu)控制在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，而且也得到一些研究成果，但仍有待進(jìn)一步深入探討。對(duì)于實(shí)際風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其運(yùn)行狀況受外界的影響很大，結(jié)合其他控制技術(shù)如模糊控制或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的混合滑模控制已經(jīng)成為現(xiàn)在主要的研究應(yīng)用方面。
　　6 最優(yōu)控制在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用
　　風(fēng)力機(jī)系統(tǒng)工作范圍較寬、隨機(jī)擾動(dòng)大、不確定因素多、非線性嚴(yán)重，其平衡點(diǎn)隨風(fēng)速變化。由于數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性以及難以確定性，優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以使控制效果更加理想。僅僅基于某一工況點(diǎn)附近線性化的模型所設(shè)計(jì)的控制器難以滿足風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制性能要求，不同于局部線性化方法借助于動(dòng)態(tài)特性的線性近似，反饋線性化可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確解耦線性化，從而可用線性最優(yōu)控制實(shí)現(xiàn)最大風(fēng)能捕獲和改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。
　　風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，要求有功、無(wú)功功率輸出能夠根據(jù)負(fù)載的變化快速做出響應(yīng)，這必然會(huì)引起轉(zhuǎn)子電流的劇烈變化，與電功率波動(dòng)小的要求相互矛盾，這一相互矛盾的設(shè)計(jì)要求可以作為最優(yōu)控制問(wèn)題來(lái)折衷處理。在矢量控制動(dòng)態(tài)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)了最優(yōu)功率輸出調(diào)節(jié)器，對(duì)大功率負(fù)載投切甚至線路終端故障引起的母線電壓擾動(dòng)有很好的抑制作用。為了避免風(fēng)速的測(cè)量，控制變流器及速度來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)功率輸出控制。
　　最大風(fēng)能捕獲策略基于穩(wěn)態(tài)尋優(yōu)的思想，忽略了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)能量捕獲。將反饋線性化結(jié)合最優(yōu)跟蹤控制應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)，通過(guò)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速變化保持最優(yōu)葉尖速比，來(lái)實(shí)現(xiàn)額定風(fēng)速以下風(fēng)能的最大捕獲，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率進(jìn)行了功率解耦控制，穩(wěn)定輸出功率。用LQG 方法進(jìn)行變槳距控制器以及轉(zhuǎn)矩控制器的設(shè)計(jì)，可以識(shí)別風(fēng)力機(jī)的非線性并且修改相關(guān)的控制信號(hào)，使得風(fēng)電機(jī)組在低于額定風(fēng)速以下時(shí)捕獲最大風(fēng)能，在額定風(fēng)速以上保持輸出功率穩(wěn)定，并且減少了作用在機(jī)組上的載荷；對(duì)于具有柔性傳動(dòng)鏈的定槳距風(fēng)電機(jī)組，提出一種雙環(huán)最優(yōu)控制結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)基于風(fēng)力機(jī)組建模中的頻率分離原則，由低頻率環(huán)和高頻率環(huán)構(gòu)成，低頻率環(huán)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)最優(yōu)控制來(lái)保證最大風(fēng)能捕獲，高頻率環(huán)進(jìn)行動(dòng)態(tài)最優(yōu)控制來(lái)減小載荷。并且引入自由參數(shù)進(jìn)行兩者的權(quán)重分配，從而保證系統(tǒng)的最優(yōu)性能可以在最大風(fēng)能捕獲和減小載荷兩個(gè)控制目標(biāo)之間靈活調(diào)整。
　　7 模型預(yù)測(cè)控制在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用