CN117498427A - 一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法 - Google Patents

一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，包括以下步骤：步骤1：利用已知的系统参数，建立风电系统的风能转换模型；步骤2：在哈密顿无源控制理论的基础上，建立D‑PMSG系统的端口受控耗散哈密顿模型；步骤3：针对直流电压、转子转速分别提出功率平滑控制方案；本发明可适用于风力发电系统在正常运行模式下输出功率的平滑，控制响应快，超调量小，具有全局稳定性。

Description

一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑 方法
技术领域
本发明涉及平滑风力发电机系统输出功率波动的方法，在哈密顿理论所推导的风机无源控制数学模型的基础上，利用永磁同步发电机系统的自适应能力(直流母线电压、转子转速)实现功率平滑，通过同时启用直流电压控制、转子转速控制，调整永磁同步发电机系统的稳定转速与直流母线电压来提供风机稳定运行范围内的功率平滑支持。
背景技术
无源系统是指系统不产生自身能量，只储存和消耗环境提供的能量。由于系统的能量只会减少，无源系统是渐近稳定的。近年来，基于互连和阻尼分配(IDA)的端口受控哈密顿(PCH)理论在非线性系统中得到了广泛的应用。PCH控制器是基于模型的控制器，该方法在闭环中保留物理哈密顿结构，被动映射的存储函数正是闭环系统的总能量。由于PCH系统的无源特性和特定的反馈稳定方法，使得控制器的设计和稳定性分析变得更加容易。直驱式永磁同步发电机(DPMSG)是一个典型的非线性、多变量、强耦合系统。由于传统的电机矢量控制方法对系统参数比较敏感，风速变化的不确定性甚至会导致系统不稳定，端口受控的耗散哈密顿(PCHD)模型不依赖于对象模型的精确线性化，可以有效地简化控制器设计，提高系统的鲁棒性。
风能是一种清洁高效的能源，但由于其不确定性和间歇性，风电的高渗透率会导致电能质量降低，特别是风电输出功率的快速波动会导致频率变化，还会导致其他技术和经济问题。因此，风机发电端输出功率的平滑工作有其必要性。
发明内容
本发明的目的是提出一种永磁同步风力发电机系统的输出功率平滑方法，通过挖掘风机系统自身的功率平滑能力，降低目前风力发电输出功率波动带来的负面影响，同时节省少部分储能设备投资成本，降低风电投资厂商的初始投入成本。
为了实现上述发明目的，本方法采取如下技术方案：
一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，利用已知的系统参数，建立风电系统的风能转换模型，
步骤2，建立D-PMSG系统的端口受控耗散哈密顿模型，基于风电功率平滑控制策略构建直流电压控制器、转子转速控制器，最后整合得到最终的永磁同步风力发电机系统的输出功率平滑控制模型；
步骤3，设计出直流电压控制器与转子转速控制器，给出并网直流母线参考电压与无源控制器跟踪的参考转速，利用对风电系统直流母线电容与转子上能量的控制进而对输出功率产生平滑效果。
在采用上述技术方案的基础上，本发明还采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：
步骤1中，从风中提取的机械能定义为：
式中，ρ为空气密度，R为转子叶片半径，vw为风速，λ为叶尖速比，β为桨距角，Cp为功率系数。
步骤1中，功率系数Cp由叶尖速比λ和桨距角β表示为一个非线性函数：
其中，叶尖速比λ表示为：
其中，ω为转子转速。
步骤2中，
永磁同步电机在d-q坐标系下的整体数学模型为：
端口受控的耗散哈密顿(PCHD)系统模型为：
式中，J(x)为一反对称矩阵，表示系统内部的互联结构；H(x)为哈密顿函数，表示系统内部的存储能量，R(x)为阻尼矩阵，反应端口的附加阻性结构，g(x)为输入矩阵，反应系统的端口输入特性，其中R(x)、g(x)均为半正定对称矩阵；
将永磁同步电机的数学模型化为如下式中所示的PCHD模型：
其中状态向量输入向量/>输出向量y＝[id iqω]T；
构建哈密顿能量函数为系统机械能与电能的和：
其中，互联矩阵阻尼矩阵/> 输入矩阵/>
控制目标为实现给定转速的跟踪，结合永磁同步电机的直轴电流控制也即id0＝0矢量控制原理配置系统状态的平衡点为：
其中id0为d轴电流的期望值，iq0为q轴电流的期望值，ω0为期望的转速值；
由互连和阻尼分配(IDA)理论定义哈密顿能量函数构成：
Hd(x)＝H(x)+Ha(x)
式中，H(x)为系统本身的能量函数；Ha(x)为闭环系统中的待定能量函数，反映出反馈控制注入到闭环系统中的能量；
PCHD控制模型通过构造一个反馈控制u＝α(x)得到一个根据控制目标配置的闭环系统，使系统收敛在期望的平衡点x0处；若在x0的邻域内，且x≠x0，系统的期望能量函数Hd(x)，满足Hd(x)>Hd(x0)，则系统是能量耗散的，闭环系统最终将稳定在平衡点处；然后通过反馈控制u＝α(x)，将系统变为闭环系统：
其中，Jd(x)—期望的互联矩阵，Rd(x)——期望的阻尼矩阵；
取风电系统的期望Hamilton能量函数为：
α(x)＝(Ja-Ra)D-1x-(Jd-Rd)D-1x0
设置闭环系统中待定的互联和阻尼矩阵分别为：
其中J12，J13，J23为互联矩阵的待定系数；r1,r2为阻尼矩阵的待定系数；
通过求解需要注入的能量函数求出基于PCHD算法的控制器为：
当系统处于平衡点时，根据永磁同步电机的转矩方程可得：
TL＝p[ψiq0+(Ld-Lq)id0iq0]＝pψiq0
将上式代入得：
最后可以得到无源控制律：
其中r1、r2为无源控制器的待定系数。
步骤3中，以预先定义的功率平滑参考，供风机跟踪，平滑命令通过指数移动平均(EMA)算法生成，同时，针对直流电压、转子转速分别提出控制方案，在向直流电压的控制器和转子转速的控制器引入功率平滑命令Pscom时，直流电压、转子转速控制器能够同时响应得到对应的直流电压参考值Udcref与转子转速参考值ωref来提供功率平滑支持。
步骤3中，平滑命令由下式生成：
Pscom(t)＝[(P0-Pscom(t-1))*k]+Pscom(t-1)
其中，Pscom为EMA计算出来的目标输出功率，P0为实时测量的风电系统的输出功率；k为权重因子，对于基于周期的EMA，权重因子k计算为k＝2/(N+1)，其中N为指定的周期数。
直流链路电压动态方程为：
直流电容存储/释放的能量可以随时间积分表示：
积分后可得：
其中Udc0和Udc1分别为前一时刻和当前时刻的直流电压；Udc1用电压降落ΔUdc表示，有Udc1＝Udc0+ΔUdc，代入上式可得：
电压偏差的二次项可以忽略，所需直流链路基准电压Udc1可计算为：
直流电压控制方案采用式建立平滑命令Pscom和新的直流链路基准电压Udcref之间的关系，通过上一时刻所记录的直流电压Udc0与当前所测得的风机实际输出功率Pin计算得到直流电压参考值Udcref，建立平滑命令Pscom和新的直流链路基准电压Udcref之间的关系；其中，引入采样和保持程序来存储前一刻测量的直流链路电压；寄存器仿真模型是一个数字移位寄存器，随着时钟信号的每一个上升沿，值被移动一个，然后输入被读取和存储，因此，根据采样和保持例程和寄存器例程，得到时间为t0至t1的释放/吸收能量/>最后计算所需的直流链路电压Udcref，并将其作为电网侧逆变器外环电压和内环电流控制的新参考。
风力发电机转子的速度动力学由如下的转子运动方程控制：
式中,Pmppt为MPPT算法的参考有功功率，L为惯性常数，定义为:
ωn为额定转速，J为惯量，PN为额定转速ωn对应的额定功率。
转子转速控制的核心思想是利用转子中储存的能量来平滑输出功率。PMSG的有功功率基准Pscom可以快速调整到一个新的值。引入平滑命令后，可将式中的Pmppt替换为Pscom，得到修正后的转子运动方程：
积分得：
与直流电压控制中设定的Udc1＝Udc0+ΔUdc类似，引入ω1＝ω0+Δω：
转子转速控制方案采用计算新的转子转速参考，建立平滑命令Pscom和新的转子转速参考ωref之间的关系；引入了采样和保持程序来存储前一刻测量的转子转速，根据采样和保持例程和寄存器例程，得到时间为t0至t1的释放/吸收能量跟踪计算出的转子转速参考值ωref作为发电机侧变换器外环发电机转速控制的参考，通过可用的动能来平滑功率波动，同时避免转子转速过度减速。
ω的上限值ωmax定义为1.22p.u.，下限值ωmin为0.7p.u.。
本发明对于风机在功率平滑上的潜力，利用风机系统自身的功率平滑能力而不添加额外的储能投资，提出一种基于哈密顿无源模型并结合直流电压控制、转子转速控制提供功率平滑支持的策略，同时结合端口受控的耗散哈密顿模型增强鲁棒性，最大潜力地挖掘出风机系统的功率平滑能力。
附图说明
图1为风电系统配置图，展示了基于PMSG的风力发电机系统配置与仿真模型基本架构。
图2为风机的功率系数—叶尖速比特性曲线。
图3为直流电压控制方案
图4为转子转速控制方案
图5为仿真试验，单独MPPT控制模式下风电输出功率曲线。
图6为仿真试验，使用本发明控制方法后的风电输出功率曲线。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合风电系统配置图(图1所示)及仿真结果对本发明的技术方案进行详细说明。
步骤1：利用已知的系统参数，建立风电系统的风能转换模型：
从风中提取的机械能定义为：
式中，ρ为空气密度，R为转子叶片半径，vw为风速，λ为叶尖速比，β为桨距角，Cp为功率系数。
功率系数Cp可由叶尖速比λ和桨距角β表示为一个非线性函数：
其中，叶尖速比λ表示为：
其中，ω为转子转速。
如图2所示为风机的功率系数—叶尖速比特性曲线，从图中可以看出，在额定风速以下，为了最大化的吸收风能，桨距角β应取为0°，在此条件下，一定存在一个最优叶尖速比λopt，使Cp(λ,β)最大，使系统达到最大功率。
步骤2：建立D-PMSG系统的端口受控耗散哈密顿模型：
永磁同步电机在d-q坐标系下的整体数学模型为：
端口受控的耗散哈密顿(PCHD)系统模型为：
式中，J(x)为一反对称矩阵，表示系统内部的互联结构；H(x)为哈密顿函数，表示系统内部的存储能量，R(x)为阻尼矩阵，反应端口的附加阻性结构，g(x)为输入矩阵，反应系统的端口输入特性，其中R(x)、g(x)均为半正定对称矩阵。
将永磁同步电机的数学模型化为如下式中所示的PCHD模型：
其中状态向量输入向量/>输出向量y＝[id iqω]T。
构建哈密顿能量函数为系统机械能与电能的和：
其中，互联矩阵阻尼矩阵/> 输入矩阵/>
控制目标为实现给定转速的跟踪，结合永磁同步电机的直轴电流控制也即id0＝0矢量控制原理配置系统状态的平衡点为：
其中id0为d轴电流的期望值，iq0为q轴电流的期望值，ω0为期望的转速值。
由互连和阻尼分配(IDA)理论定义哈密顿能量函数构成：
Hd(x)＝H(x)+Ha(x)
式中H(x)——系统本身的能量函数；
Ha(x)——闭环系统中的待定能量函数，反映出反馈控制注入到闭环系统中的能量。
PCHD控制模型的通过构造一个反馈控制u＝α(x)得到一个根据控制目标配置的闭环系统，使系统收敛在期望的平衡点x0处。若在x0的邻域内，且x≠x0，系统的期望能量函数Hd(x)，满足Hd(x)>Hd(x0)，则系统是能量耗散的，闭环系统最终将稳定在平衡点处。然后通过反馈控制u＝α(x)，将系统变为闭环系统：
其中，Jd(x)—期望的互联矩阵，Rd(x)——期望的阻尼矩阵。
取风电系统的期望Hamilton能量函数为：
α(x)＝(Ja-Ra)D-1x-(Jd-Rd)D-1x0
设置闭环系统中待定的互联和阻尼矩阵分别为：
其中J12，J13，J23为互联矩阵的待定系数；r1,r2为阻尼矩阵的待定系数。
通过求解需要注入的能量函数求出基于PCHD算法的控制器为：
当系统处于平衡点时，根据永磁同步电机的转矩方程可得：
TL＝p[ψiq0+(Ld-Lq)id0iq0]＝pψiq0
将上式代入得：
最后可以得到无源控制律：
其中r1、r2为无源控制器的待定系数。
步骤3：
为了实现平滑控制策略，首先需要预先定义一个功率平滑参考，以供风机跟踪。平滑命令通过指数移动平均(EMA)算法生成。同时，针对直流电压、转子转速分别提出了新的控制方案。在向每个单独的控制器引入平滑命令时，它们能够同时响应以提供功率平滑支持。
指数移动平均(Exponential Moving Average)是一种特殊的权重移动平均(Weighted Moving Average)，给予近期数据更高权重的平均方法。
平滑命令由下式生成：
Pscom(t)＝[(P0-Pscom(t-1))*k]+Pscom(t-1)
其中，Pscom为EMA计算出来的目标输出功率，P0为实时测量的风电系统的输出功率。k为权重因子，对于基于周期的EMA，权重因子k可以计算为k＝2/(N+1)，其中N为指定的周期数。在实际应用中，N可以由系统操作者自由设置。一般情况下，N值越大，得到的命令越平滑。
A.直流电压控制
风电系统变流器中的直流电容的电压反映了注入发电机侧变流器的功率和输送到电网侧逆变器的功率之间的平衡。在传统的控制方案中，直流链路基准电压被设定为一个常数，电容器不提供功率平滑能力。直流链路电压的动态可以写成单位形式：
式中，Pin为发电机侧注入变流器的功率，Pout为变流器输送到电网的输出功率，Cdc为以标幺值为单位的电容，Udc为以标幺值为单位的直流电压，C为直流电容的实际电容，UdcB为直流电压的基值，SB为风机的标称容量的基值。
在实际运行的风电系统中，直流链路电压Vdc在正常工作时变化范围很小。直流链路电压的可控区域取决于绝缘要求、额定电流和PWM性能。因此需要直流链路电压偏差约束设置在一定范围之间(如±0.14p.u.)避免电压波动过大。为此，直流电容可以按照平滑命令Pscom在放电/充电期间释放/吸收多余的能量。在这个过程中，传递给电网Pout的功率可以被生成的平滑命令替换。因此，修正后的直流链路电压动态方程可改写为：
直流电容存储/释放的能量可以随时间积分表示：
积分后可得：
其中Udc0和Udc1分别为前一时刻和当前时刻的直流电压。Udc1可以用电压降落ΔUdc表示，有Udc1＝Udc0+ΔUdc，代入上式可得：
考虑到ΔUdc在±0.14p.u.范围内，电压偏差的二次项可以忽略，所需直流链路基准电压Udc1可计算为：
如图3所示，本发明采用式建立平滑命令Pscom和新的直流链路基准电压Udcref之间的关系，通过上一时刻所记录的直流电压Udc0与当前所测得的风机实际输出功率Pin计算得到直流电压参考值Udcref，建立平滑命令Pscom和新的直流链路基准电压Udcref之间的关系；其中，引入采样和保持程序来存储前一刻测量的直流链路电压；寄存器仿真模型是一个数字移位寄存器，随着时钟信号的每一个上升沿，值被移动一个，然后输入被读取和存储，因此，根据采样和保持例程和寄存器例程，得到时间为t0至t1的释放/吸收能量/>最后计算所需的直流链路电压Udcref，并将其作为电网侧逆变器外环电压和内环电流控制的新参考。其中Pin为实测的风机实际输出功率，Udcref为生成的直流电压参考值，Udc为实测直流电压。
B.转子转速控制
风力发电机转子的速度动力学由如下的转子运动方程控制：
式中,Pmppt为MPPT算法的参考有功功率，L为惯性常数，定义为:
ωn为额定转速，J为惯量，PN为额定转速ωn对应的额定功率。
转子转速控制的核心思想是利用转子中储存的能量来平滑输出功率。PMSG的有功功率基准Pscom可以快速调整到一个新的值。引入平滑命令后，可将式中的Pmppt替换为Pscom，得到修正后的转子运动方程：
积分得：
与直流电压控制类似，引入ω1＝ω0+Δω：
如图4所示，本发明设计了一种新的转子转速控制方案，采用 计算新的转子转速参考，建立平滑命令Pscom和新的转子转速参考ωref之间的关系；引入了采样和保持程序来存储前一刻测量的转子转速，根据采样和保持例程和寄存器例程，得到时间为t0至t1的释放/吸收能量/>跟踪计算出的转子转速参考值ωref作为发电机侧变换器外环发电机转速控制的参考，并部署到发电机侧逆变器上。其核心思想是根据式/>计算新的转子转速参考ωref，通过可用的动能来平滑功率波动。与直流电压控制类似，引入了采样和保持程序来存储前一刻测量的转子转速。为了避免过度的加速或减速，ω的上限值ωmax定义为1.22p.u.，下限值ωmin为0.7p.u.。跟踪计算出的转子转速参考值作为发电机侧变换器外环发电机转速控制的参考，通过可用的动能来平滑功率波动，同时避免转子转速过度减速。
将以上三个步骤的模块整合后，进行simulink仿真验证：
其中，附图5为单独MPPT控制模式下风电输出功率曲线：附图6为使用本发明控制方法后的风电输出功率曲线。对比图5和图6，可见本发明的有益效果：
(1)本发明基于无源控制理论，通过配置受控哈密顿系统的互联和端口阻尼，使系统稳定在期望的平衡点上，因此所得到的无源控制器具有全局稳定性、无奇异性等优点。
(2)本发明所使用的端口受控的耗散哈密顿模型相比与传统的PI控制，具有更好的速度响应，超调量较小，响应速度更快，因此能够使得功率平滑的单位调节时间缩短，进而进一步改善功率平滑的性能。
(3)本发明可发挥出风力发电系统自身的功率平滑能力，在降低输出功率波动带来的负面影响的同时还能够进一步节省储能设备的调节压力，也同时降低了风电并网的储能投资成本。

Claims (9)

1.一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，利用已知的系统参数，建立风电系统的风能转换模型，
步骤2，建立D-PMSG系统的端口受控耗散哈密顿模型，基于风电功率平滑控制策略构建直流电压控制器、转子转速控制器，最后整合得到最终的永磁同步风力发电机系统的输出功率平滑控制模型；
步骤3，设计出直流电压控制器与转子转速控制器，给出并网直流母线参考电压与无源控制器跟踪的参考转速，利用对风电系统直流母线电容与转子上能量的控制进而对输出功率产生平滑效果。
2.如权利要求1所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，步骤1中，从风中提取的机械能定义为：
式中，ρ为空气密度，R为转子叶片半径，vw为风速，λ为叶尖速比，β为桨距角，Cp为功率系数。
3.如权利要求2所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，步骤1中，功率系数Cp由叶尖速比λ和桨距角β表示为一个非线性函数：
其中，叶尖速比λ表示为：
其中，ω为转子转速。
4.如权利要求1所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，步骤2中，
永磁同步电机在d-q坐标系下的整体数学模型为：
端口受控的耗散哈密顿(PCHD)系统模型为：
式中，J(x)为一反对称矩阵，表示系统内部的互联结构；H(x)为哈密顿函数，表示系统内部的存储能量，R(x)为阻尼矩阵，反应端口的附加阻性结构，g(x)为输入矩阵，反应系统的端口输入特性，其中R(x)、g(x)均为半正定对称矩阵；
将永磁同步电机的数学模型化为如下式中所示的PCHD模型：
其中状态向量输入向量/>输出向量y＝[id iqω]T；
构建哈密顿能量函数为系统机械能与电能的和：
其中，互联矩阵阻尼矩阵/> 输入矩阵/>
控制目标为实现给定转速的跟踪，结合永磁同步电机的直轴电流控制也即id0＝0矢量控制原理配置系统状态的平衡点为：
其中id0为d轴电流的期望值，iq0为q轴电流的期望值，ω0为期望的转速值；
由互连和阻尼分配(IDA)理论定义哈密顿能量函数构成：
Hd(x)＝H(x)+Ha(x)
式中，H(x)为系统本身的能量函数；Ha(x)为闭环系统中的待定能量函数，反映出反馈控制注入到闭环系统中的能量；
PCHD控制模型通过构造一个反馈控制u＝α(x)得到一个根据控制目标配置的闭环系统，使系统收敛在期望的平衡点x0处；若在x0的邻域内，且x≠x0，系统的期望能量函数Hd(x)，满足Hd(x)>Hd(x0)，则系统是能量耗散的，闭环系统最终将稳定在平衡点处；然后通过反馈控制u＝α(x)，将系统变为闭环系统：
其中，Jd(x)—期望的互联矩阵，Rd(x)——期望的阻尼矩阵；
取风电系统的期望Hamilton能量函数为：
α(x)＝(Ja-Ra)D-1x-(Jd-Rd)D-1x0
设置闭环系统中待定的互联和阻尼矩阵分别为：
其中J12，J13，J23为互联矩阵的待定系数；r1,r2为阻尼矩阵的待定系数；
通过求解需要注入的能量函数求出基于PCHD算法的控制器为：
当系统处于平衡点时，根据永磁同步电机的转矩方程可得：
TL＝p[ψiq0+(Ld-Lq)id0iq0]＝pψiq0
将上式代入得：
最后可以得到无源控制律：
其中r1、r2为无源控制器的待定系数。
5.如权利要求1所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，步骤3中，以预先定义的功率平滑参考，供风机跟踪，平滑命令通过指数移动平均(EMA)算法生成，同时，针对直流电压、转子转速分别提出控制方案，在向直流电压的控制器和转子转速的控制器引入功率平滑命令Pscom时，直流电压、转子转速控制器能够同时响应得到对应的直流电压参考值Udcref与转子转速参考值ωref来提供功率平滑支持。
6.如权利要求1所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，
步骤3中，平滑命令由下式生成：
Pscom(t)＝[(P0-Pscom(t-1))*k]+Pscom(t-1)
其中，Pscom为EMA计算出来的目标输出功率，P0为实时测量的风电系统的输出功率；k为权重因子，对于基于周期的EMA，权重因子k计算为k＝2/(N+1)，其中N为指定的周期数。
7.如权利要求6所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，直流链路电压动态方程为：
直流电容存储/释放的能量可以随时间积分表示：
积分后可得：
其中Udc0和Udc1分别为前一时刻和当前时刻的直流电压；Udc1用电压降落ΔUdc表示，有Udc1＝Udc0+ΔUdc，代入上式可得：
电压偏差的二次项可以忽略，所需直流链路基准电压Udc1可计算为：
直流电压控制方案采用式建立平滑命令Pscom和新的直流链路基准电压Udcref之间的关系，通过上一时刻所记录的直流电压Udc0与当前所测得的风机实际输出功率Pin计算得到直流电压参考值Udcref，建立平滑命令Pscom和新的直流链路基准电压Udcref之间的关系；其中，引入采样和保持程序来存储前一刻测量的直流链路电压；寄存器仿真模型是一个数字移位寄存器，随着时钟信号的每一个上升沿，值被移动一个，然后输入被读取和存储，因此，根据采样和保持例程和寄存器例程，得到时间为t0至t1的释放/吸收能量最后计算所需的直流链路电压Udcref，并将其作为电网侧逆变器外环电压和内环电流控制的新参考。
8.如权利要求6所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，
风力发电机转子的速度动力学由如下的转子运动方程控制：
式中,Pmppt为MPPT算法的参考有功功率，L为惯性常数，定义为:
ωn为额定转速，J为惯量，PN为额定转速ωn对应的额定功率。
转子转速控制的核心思想是利用转子中储存的能量来平滑输出功率。PMSG的有功功率基准Pscom可以快速调整到一个新的值。引入平滑命令后，可将式中的Pmppt替换为Pscom，得到修正后的转子运动方程：
积分得：
与直流电压控制中设定的Udc1＝Udc0+ΔUdc类似，引入ω1＝ω0+Δω：
转子转速控制方案采用计算新的转子转速参考，建立平滑命令Pscom和新的转子转速参考ωref之间的关系；引入了采样和保持程序来存储前一刻测量的转子转速，根据采样和保持例程和寄存器例程，得到时间为t0至t1的释放/吸收能量跟踪计算出的转子转速参考值ωref作为发电机侧变换器外环发电机转速控制的参考，通过可用的动能来平滑功率波动，同时避免转子转速过度减速。
9.如权利要求8所述的一种基于哈密顿无源模型的风力发电机系统功率波动平滑方法，其特征在于，ω的上限值ωmax定义为1.22p.u.，下限值ωmin为0.7p.u.。
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