1.一种永磁直驱风力发电机系统的抗饱和协调控制方法，所述永磁直驱风力发电机系统包括风轮、永磁直驱型风力发电机、机侧变流器，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立所述风轮从风能中捕获的机械功率Pm和机械转矩Tm方程：式中，Tm为所述风轮产生的机械转矩，ρ为空气密度，v为风速，R为所述风轮的半径，λ为叶尖速比，β为桨距角，Cp(λ,β)为风能捕获系数；ω为所述风轮的转速，也是所述永磁直驱型风力发电机的转子转速，有ω＝ωe/pn，ωe为所述永磁直驱型风力发电机的转子电角速度，ωe＝dθ/dt，其中θ为转子位置角，pn为所述永磁直驱型风力发电机的极对数；

步骤2，建立所述永磁直驱风力发电机系统的数学模型：式中，Rs为所述永磁直驱型风力发电机的定子绕组的电阻，id、iq分别为所述永磁直驱型风力发电机的定子电流的d轴、q轴分量，Ld、Lq分别为所述永磁直驱型风力发电机的定子电感的d轴、q轴分量，ψf为所述永磁直驱型风力发电机的转子磁链，J为所述永磁直驱风力发电机系统的转动惯量；Te＝1.5pn(ψfiq+(Ld‑Lq)idiq)，Te为所述永磁直驱型风力发电机的电磁转矩；

步骤3，设计基于抗饱和的滑模控制器，具体方法是：

3‑1，令所述永磁直驱型风力发电机的转速期望值为ωr，则所述永磁直驱型风力发电机的转速跟踪误差为eω＝ωr‑ω；对eω求导，且采用零d轴电流控制策略，使id＝0，结合式(2)，可得：取状态变量为：

设计滑模面为：

s＝xs1+cxs2                          (5)其中，c为积分常数，且c>0；

对式(5)求导，结合式(3)，得：

其中， 为待估计的不确定性参数矩阵；υ为中间控制变量，且有：

式中，

当不考虑系统输入饱和、仅考虑系统模型参数不确定时，取虚拟控制律为：其中， 为θ的估计值，ε＞0，k1＞0， 且函数f(s)是严格正定的；

将式(8)代入式(7)，同时用 代替iq，则求得在不考虑系统输入饱和、仅考虑系统模型参数不确定时iq的参考值 为：当风速突变导致iq出现输入饱和时，令iq的参考值 为：式中， 为控制输入量，iqM、iqm分别为 的上限、下限； 的表达式为；

其中，η为常量参数，且η>0； 是补偿项，其导数表达式为：式中，ζ＞0， δ为正常数；

式(12)构成了抗饱和辅助系统；

3‑2，定义iq的跟踪误差为 对其求导，得：令 其中，ksq＞0，代入式(13)，结合式(2)，求得所述永磁直驱型风力发电机的定子电压q轴分量uq的实际控制项usq为：

3‑3，定义id的跟踪误差为 为id的参考值，对ed求导，得：令 其中，ksd＞0；代入式(15)，结合式(2)，求得所述永磁直驱型风力发电机的定子电压d轴分量ud的实际控制项usd为：式(14)、式(16)构成了基于抗饱和辅助系统的滑模控制器；

步骤4，设计基于哈密顿能量理论的哈密顿控制器，具体方法为：

4‑1，对于系统(2)，取D＝diag{Ld,Lq,J}，令系统的状态向量x、输入向量u和输出向量y分别为：式中，ued、ueq分别为PCH控制下定子电压的d轴和q轴分量的实际控制项；

选择系统(2)的哈密顿函数为：

则系统(2)可以建模成如下的端口受控耗散哈密顿模型：其中，

4‑2，定义 为闭环系统(19)期望的平衡点，其中， 分别为id、iq在平衡点处的期望值；构造一个新的哈密顿能量函数Hd(x)，使其在 处取得最小值，并引入反馈控制律u＝α(x)，使闭环系统(19)可以写成：且满足偏微分方程：

式中，Ha(x)＝Hd(x)‑H(x)为外部向系统注入的能量； 为期望的互联矩阵； 为期望的阻尼矩阵，且

对系统(21)，定义期望的哈密顿能量函数为：选取闭环系统(22)中的互联矩阵Ja(x)和阻尼矩阵Ra(x)分别为：式中，J12、J13、J23分别为互联系数，r1、r2分别为待定的阻尼系数；

将式(17)、(20)、(23)和(25)代入式(22)可得：将反馈控制律u＝α(x)对应到系统(2)可得：选取 J23＝‑pnx1，J12＝0，且令 代入式(27)，可得基于哈密顿能量理论的哈密顿控制器为：

式中， 其中 为闭环系统(19)处于平衡点时的电磁转矩期望值，Pmax为根据所述永磁直驱型风力发电机的风速‑功率特性曲线得到的当前风速v下的最大功率；

步骤5，设计协调控制器，具体方法如下：设计协调函数为：

式中，csd(t)、csq(t)分别为基于抗饱和辅助系统的滑模控制器的d轴和q轴协调函数，ced(t)、ceq(t)分别为基于哈密顿能量理论的哈密顿控制器的d轴和q轴协调函数，csd(t)、csq(t)、ced(t)、ceq(t)的取值范围均在0与1之间；h、k是常数，h≥0，k为大于1的正整数；ti为开始时间；

对于系统(2)，设计协调控制器为：

* *

式中，ud、uq分别为所述永磁直驱型风力发电机的定子电压控制量的d轴和q轴分量；

式(30)构成了所述永磁直驱风力发电机系统的协调控制器；

* *

步骤6，将步骤5得到的所述永磁直驱型风力发电机的定子电压控制量ud和uq，经dq/αβ* *坐标变换后得到uα和uβ，经SVPWM模块调制后产生驱动信号，控制所述机侧变流器产生所需的电压和电流。