信息化控制技術在風力發電控制系統中的運用

摘 要：風力發電控制系統是實現風力發電的關鍵，而信息化控制技術作為風力發電控制系統實際運行的核心之所在，對于風力發電事業而言，更是重中之重。特別是隨著我國風力發電機組類型的逐步拓展，隨著電子功率變換技術的逐步實現，信息化控制技術在風力發電控制系統中的作用也愈發凸顯出來。

關鍵詞：信息化；風力發電；控制技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.126

0 引言

隨著我國環保事業的全面開展，風力發電逐漸開始取代傳統火力發電的地位，究其原因在于風力發電使用的是可再生的、清潔能源--風能，能夠在滿足電能生產需求的同時，有效保護生態環境。

1 自適應控制技術在風力發電系統中的運用

自適應控制技術在實際運用過程中具有較高要求。而其在風力發電控制系統中的運用主要是為了針對尚未構建模型的運行參數的動態階段變化進行控制，從而保障其實際價值的充分展現。我國以往的風力發電控制主要是通過構建一個完整的系統模型而完成其變速控制任務的。但由于完整系統模型的構建難度較大，因此，這種傳統控制方法的效果并不理想。而通過自適應控制技術在風力發電控制系統中的應用，就能夠及時準確的捕捉風力發電控制系統的變化動態，并對其進行適當調整。因此，自適應控制技術在風力發電控制系統中的應用具有顯著現實意義。

2 微分幾何控制技術在風力發電系統中的運用

微分幾何作為數學這一學科中的重要組成部分，其主要用來對線性關系進行闡述與表達，在當前社會中的應用較為普遍。由此可知，微分幾何控制技術在風力發電系統中的應用主要體現在對線性化控制情況的表達。風力發電控制系統本質上就是一個非線性系統，而其在實際運轉過程中勢必會受到風能參數的動態化影響。因此，微分幾何控制技術在風力發電系統中的運用必須解決非線性關系這一問題，隨后再向雙饋發電機發揮操作指令，然后結合發電機的反應情況來實現對風力發電控制系統的高效運轉，確保有效捕捉風能，滿足風力發電生產要求。通過對微分幾何控制技術的應用，就能夠將風力發電機非線性關系轉換為線性關系，將非恒速發電機組控制操作化繁為簡。與此同時，微分幾何非線性控制技術在風力發電系統中的應用難點在于計算難度較大，且具有一定局限性。

3 專家系統在風力發電系統中的運用

專家系統的本質是一種較為智能的推理程序，是基于對人類推理思維的真實模擬來應對相關問題的一種智能系統，其實際運行還依賴于專業知識儲備、推理相關模塊與各領域知識與經驗的儲備等，以便為實際問題提供一種合理解釋。因此，其常被用于故障問題的判斷。風電機組系統是一個較為復雜的系統，其中任一子系統的運行出現故障問題，都會對其整體運行造成不良影響，而專家系統在其中的應用，能夠有效實現對其故障的準確判斷。在實際工作中，發揮神經網絡系統優勢來對機組電流信號與相關特征向量就能夠實現對故障的精確診斷。而模糊專家系統這一系數就是在各個風電機組區域轉矩控制與變槳控制的基礎上提出來的，其能夠用來對風場風速進行準確預測。鑒于風電機組是一個較為復雜的系統，能夠引發機組振動的因素較多，故障隱患問題也較多，且不同故障問題可能會在同一時間段爆發出來。這種情況下，就導致專家控制系統必須注重與傳統控制方法的有機結合，以便推動其綜合化發展。

4 人工神經網絡技術在風力發電系統中的運用

人工神經網絡技術也就是非線性映射技術，其在風力發電系統中的應用具有較強的抗逆能力、自組織能力與容錯能力等，同時其還能夠對適應不確定系統的動態特征進行準確學習。風速具有動態變化特征，而風速的預測是否準確與預測使用方法、預測地點以及預測周期等都有著一定關系。在實際工作中，利用神經網絡技術來對風電場發電量進行預測，能夠有效降低功率波動率。而人工神經網絡控制器與發電機預測模型之間的有機結合，實際上就是將BP算法與遺傳算法的優勢融合于一體，進而形成的一種新型BP神經網絡算法，其風能捕捉能力極強。為此，這種新型的BP神經網絡算法能夠對風電機組齒輪故障問題進行準確診斷，診斷結果的準確度較高。與此同時，神經網絡技術的合理運用，還能夠有效提升風電機動力性能，確保實現對電能質量的優化提升。

5 最優控制智能技術在風力發電系統中的運用

風力發電系統的實際運行受風能動態影響極大，因此風力機電系統也就具有較強的不確定性，而其平衡點也會受風速變化的影響而變化不定。數學模型構建的難度較大，對優化系統的控制效果極佳。但實際上，僅依據工程附近線性模型來進行控制器的設計是無法滿足風力發電控制系統性能的要求的。由于不同形式的線性方法與動態線性大致相同，反饋線性能夠有效保證精確化線性的范圍。而在風力發電系統實際運行過程中，無論有無功率都必須對負載情況來作出反映，轉子電流也會隨之發生變化，而其與小電功率波動要求之間的沖突主要表現為如何實現其最優控制狀態。而通過對最優控制智能技術的合理應用，就能夠對這些不可控的影響因素或變量進行充分分解與線性化處理，進而提升其對風能的捕捉效率與利用效率。與此同時，在風力發電控制系統中運用最優控制智能技術，也就是通過對反饋線性化與跟蹤控制應用的充分結合來實現對發電機轉子轉速跟蹤風速變化情況的有效控制，并確保在發電機轉子轉速跟蹤風速變化下，實現葉尖速比的最優狀態，確保對額定風速風能的有效捕獲，最終實現對風力發電系統的有效控制。

6 結語

綜上所述，隨著我國環保工作的進一步展開，風力發電系統的建設與應用也愈發普及。在這種大環境下，相關單位及工作人員就應以信息化控制為方向來對風力發電控制系統進行研發。

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作者簡介：朱煥榮（1979-），女，河北青縣人，碩士研究生，工程師，研究方向：電氣工程與自動化。