风的间歇取决于天气和环境的变化，并能迅速或缓慢发生。这些变化影响发电机的频率和输出的电能质量，所以离网型风力发电系统需要电力电子转换器及其控制装置。　　风力发电系统的参数可因环境条件和时间的影响发生变化。风力发电系统的参数被定义为力学参数（涡轮转子惯性，粘性摩擦）和电学参数（电阻，电感，发电机的交链磁通，滤波器）。因此，离网型风力发电系统的控制器要保证在参数变化时正常运行。　　负荷的不断变化表现为用电量随时间变化。这些时间上的变化包括与每日、每周和季节模式相关的瞬时波动和每小时的变化。所以负载侧变换器必须对负载变化进行控制。　　电能质量问题表示负载侧变换器的负载电压是连续的、正弦的、具有恒定幅度和频率。电能质量受负载电压变化、闪变、瞬变和高次谐波失真的影响。因此，必须控制负载电压以确保风的间歇、变化以及负荷变动的影响下的良好的性能。　　储能系统在离型网风力发电系统中扮演者着一个重要的角色，因为它们保证从风力产生的电能可以满足负载需求。此外，它们有助于提高电能质量。储能设备有很多，比如电池存储、超级电容、飞轮储能、抽水蓄能，因此储能设备及其控制器的选择是具有挑战性的。　　为了解决上述离网型风力发电系统的技术问题，先进的控制技术将应用于如何解决这些问题。各章的详细描述如下。　　第2章回顾了风力发电机组的能量转换系统的不同方面。首先讨论了风力涡轮机空气动力中风速操作区域和不同的风速操作区域气动功率控制方法。它显示了经受不同风速的典型风力涡轮机的输入功率特性。接下来分析风速，由于在空气流中风能较低，风力涡轮机不发出任何电能。如果风速位于切入风速和额定风速之间，风力涡轮机的输出功率与风速的立方成正比。在这个操作区域，风力涡轮机以可变的速度运行从风中获得最大风能。控制速度和转矩以保证最佳输出功率，变桨控制保证了恒定的叶片角度。但是，当风速增加到超出额定风速，风力涡轮机必须限制所捕获的风力发电，使得它不超过发电机的额定功率以保持电和机械载荷的安全。叶片桨距的控制通常用于限制这个区域中的风力涡轮机的功率和速度。在风力涡轮机的速度增大到高于切出风速的水平的情况下，应风关闭风，避免损毁机械。讨论了类型可变的风力涡轮机结构，并论述了功率电子转换器。风力涡轮机可分为固定涡轮机或可变涡轮机。固定涡轮机以恒定的转子速度转动，而不管可变风速。因此，只有达到给定的风速值才能获得从风中提取的最大功率。同时，可变的风力涡轮机可在宽范围的风速中提取的最大功率的风能。　　第3章提出了一个利用先进的控制器解决关于参数不确定情况下无法获得下的最大功率输出的问题。众所周知，在涡轮机叶片速比应保持在其最佳值时，低速区域中的风力涡轮机将获得最大功率输出。在这种情况下，相对于匹配的不确定性和干扰，似乎因为能使模块更稳定和不变动使得基于滑动模式控制(SMC)的方法成为一个有用的方法。关于这些方法，在许多研究中已经提出了SMC方案。作者提出了一种适用于磁场定向控制(FOC)的控制策略，这种策略可以克服模型的不确定性和风速变动的影响。但是，它的控制变量的不连续性可导致在发电机侧转换器的开关频率变动，这可能导致大幅度的震动现象和产生机械应力的后果。为了保持一个恒定开关频率同时不影响鲁棒性和跟踪能力，提出了二阶滑模控制策略。其中，超扭曲算法(STA)具有简单的规则，并允许将具有不连续的时间导数与连续的控制动作合成，这使得轨迹在有限时间内达到2阶滑模控制并显著降低了抖动现象。传统STA算法的缺点在于，它不允许补偿不确定性，也不允许不稳定性同状态变量一起变化。为了解决这个问题，提出了具有可变增益(VGSTA)的STA算法。　　第4章为PMSG离网型风力发电系统提出了一种先进的自适应控制，可以在未知参数不确定和风速瞬变情况下使风电发电输出功率最大。自适应控制的基本理论在多篇论文中均有论述。这些论文表明，自适应控制器和一个普通的控制器不同之处在于，控制器的参数是可变，并且存在一种以信号系统为基础的在线调节参数的机制。其中最常用的自适应控制方案是模型参考自适应控制(MRAC)方案。正如在许多文献中所示，MRAC对鲁棒性数值大的值和数据丢失敏感，因MRAC此会尝试增加鲁棒性该控制信号包含高频信号，降低了系统的容量用来延迟时间。为了处理不想要的频率，L1自适应控制器在定义好的控制信号中使用低通滤波器来适当的限制设备输入通道的频率接下来，L1自适应控制架构的目的是为不确定性进行部分补偿，即只为那些是控制信道的带宽内的不确定性进行补偿。然而，在未知的系统输入增益的情况下，低通滤波器不能直接应用到控制信号端。L1自适应控制器已被Hovakimyan和Cao发展。与传统的自适应控制器相比，在快速自适应增益存在的情况下它能够保持良好的性能和持久性的鲁棒性。在第4章，有非线性不确定参数和风速骤变存在的情况下，应用到PMSG-WECS的L1控制策略已经提出能够保证给定参考值时风力涡轮机快速跟踪转子速度。基于多输入多输出系统的状态反馈等级的控制系统设计可以应用于该系统的电流控制和速度控制。该控制器还成功地处理了风力涡轮机的基本非线性问题和未知参数时的影响。与在仿真部分中的间接MRAC和二阶(STA)控制器相比，它揭示了L1控制器高自适应增益存在时良好的性能和鲁棒性。　　第5章还提出了在孤岛运行模式的分布式发电系统的三相电压源逆变器的STA和STSMO控制器。近来，分布式发电系统(DGS)的数量在持续迅速增加，由于其相对于传统的中央发电系统具有优势:如降低的系统和燃料成本，更严格的环境法规遵从，并且在小型发电机，电力电子技术和能量存储设备上根据具有技术优势。该DGSs可运行于并网应用或者离网应用（孤岛模式）。通常，它们被连接到公用电网，以提供最大的功率到电网。然而，在一些区域，如偏远地区和偏远的岛屿，其中的连接是非常昂贵的和不切实际的，选择离网运行更好。在独立运行模式中，DGSs可由分布式发电(DG)单元连接在一起的并行运行，或者每个DG单元可独立运行。DG多台并联运行，必须确保独立调节有功功率和无功功率良好的负荷分担（有功功率均分，无功功率均分，谐波功率均分）。同时，各DG的独立运作必须保证各种负载类型（负载突变，不平衡负载，非线性负载）负载电压下的性能（瞬态响应快，体积小稳态误差和低总谐波失真）。电压控制器的影响起主要作用。一般来说，DG系统的负荷侧逆变器是用来通过保持在孤岛运行时的恒压恒频(CVCF)，即使受到急剧变化的负载，不平衡负载和非线性负载的影响。受到的非线性负载的作用，系统会产生产生具有低次谐波分量的非正弦负载电流。由于在负载电流中存在的谐波和负序分量的结果，它恶化了三相逆变器（非正弦输出电压与低次谐波成分的存在）的负载电压质量。因此，负载的运行会受到影响，特别是，对于电源质量要求高的场合，例如通信系统，医疗设备，半导体制造系统和数据处理系统。电压控制器调节负载电压，即使在突加负载，不平衡负载和非线性负载的情况下，也能保证输出电压(正弦电压，快速响应和低TDH)具有良好的性能。对于该系统的控制器，传统的滑动模式控制方法已被提出来控制负载电压，得到负载电压的良好的性能。传统的滑动模式控制的缺点是控制变量的不连续性，从而使逆变器出现可变开关频率，从而出现高抖动现象。为了克服这个缺点，第3章介绍了超扭曲算法(STA)。这种算法允许以不连续的时间导数的连续的控制动作的合成，因此，它显著降低了抖动现象。在第5章中，提出了用一个STA外环电压控制器和STA内环电流控制器的STA控制策略，以提高在各种负载类型（突然负载变化，不平衡负载，和非线性负载）的负载电压的性能。所提出的控制器的优点是降低负载电压抖动的连续电压的动作，所以它改善了负载电压的质量。基于Lyapunov理论，证明了该控制器的稳定性和鲁棒性。此外，电流超扭曲滑模观测(STSMO)建立以减少电流传感器的数目，提高了系统的可靠性和成本效益。通过与标准滑动控制器的性能比较，仿真结果表明负载电压在不同负载类型下的稳态和动态过程中都具有优异性能。　　最后，论文的主要成果概括如下:　　从不同风力中获得最大功率-通过使用所提出的控制器获得最大功率。所提出的控制器如VGSTA，L1自适应控制，可以保证在风速变化和不确定参数的影响下对风力涡轮机转子转速进行高速跟踪。　　风电质量改善-不考虑风速的骤变和可变开关频率转换器的情况下，所提出的控制器可减少有功功率的振荡和风力涡轮机的电磁转矩。　　本地负载控制-负载侧变换器的负载电压是连续的和正弦的，并具有恒定幅度和频率。负载电压由所提出的控制器调节。在负荷变化和可变滤波器参数影响下，STA控制器可保证良好的性能和鲁棒性。　　对于本文所介绍的工作的扩展，针对离网型风力发电系统以下是可以进行进一步的工作的描述。　　储能系统控制-储能系统保证了与风力发电供电相匹配的负载要求并且有助于改善电能质量。因此，用于能量存储系统的先进的控制设计方案起着重要作用　　其他可再生能源的扩展-其他可再生能源如太阳能，潮汐，生物质能和地热能供应到离网型电力系统。这种离网型混合动力系统可保证当地负荷的供电质量和可靠性。　　所提出的系统性能验证-利用一台连接到局部负载的小型风力发电系统的实验装置来验证所提出的控制器的性能。