關于風力發電機及風力發電控制技術分析

張鵬波 邊麗娜 姚露

摘? 要：近年來，經濟快速發展，社會不斷進步，隨著全球氣候環境變化導致大氣層遭到破壞，而地球上一些礦產資源消耗嚴重等現象，使得人們對環境保護以及自然能源節約意識越來越強烈，而發展可再生能源則成為解決這些問題的關鍵所在，作為新型能源出現的風能，由于其成本效益和資源的有效性較高，風電技術的發展速度遠遠超過預期水平，在發電領域發揮著重要作用，越來越受到廣泛的運用。本文分析了風力發電技術在我國的發展現狀，結合我國風力發電技術存在的問題，對風力發電電氣控制技術的發展進行了探討，旨在為我國風力發電電氣控制技術的發展助力。

關鍵詞：風力發電機;風力發電;控制技術

引言

隨著人類社會的不斷進步與發展，能源過度消耗和環境污染等問題也變得越來越嚴重。作為常規能源的天然氣、石油、煤炭屬于不可再生能源，儲備有限，使用過程中還會有嚴重的大氣污染。因此，可再生能源的開發利用越來越受到世界各國的重視。隨著國家新能源發展戰略的實施，我國風電產業已經邁入跨越式發展階段。風電有著可再生、能量大、無污染等特點，同時我國風能儲備量大，分布廣泛，有著非常大的開發潛力，所以發展風電能源已經成為一種必然趨勢。做好風力發電及其控制技術的研究，具有十分重要的意義，本文就此展開了相關分析和研究。

1風力發電機

風力發電是一種緩解能源危機的有效手段，以其獨特的優勢得到了世界各國廣泛的關注和重視。傳統風力發電機主要壟型異步發電機、有刷雙饋異步發電機和同步發電機等等。其中，壟型異步發電機主要是借助電容器實現無功補償，高于同步轉速附近恒速運轉，使用定槳距失速促使發電機運行。有刷雙饋異步發電機在實際運用中可以有效降低功率變化器功率。同步發電機轉速較低，軸向尺寸較小，更適合應用在啟動力矩大的電機并網中。對風力發電機不斷創新和完善，當前新型風力發電機中包括無刷雙饋異步發電機、永磁無刷同步發電機和永磁同步發電機等等。其中，無刷雙饋異步發電機自身優勢較為突出，結構簡單，裹在能力強，運行效率更高、更可靠，可以有效改善傳統標準型雙饋電機運行的缺陷和不足，同時兼并壟型異步發電機的優勢。

2風力發電機及風力發電控制技術分析

2.1優化圖紙并制訂合理的施工方案是風力發電電氣控制技術

風力發電施工工作進行前，需要設計并繪制詳細的圖紙，而繪制圖紙則需要做出相應的準備工作，對施工現場進行實地考察，分析施工場地的氣候變化，對風力、風量情況進行監測，施工場地的地形環境也需要進行測量，結合影響施工質量和進度的因素進行圖紙優化，不斷改進，在施工過程中進行合理地調整;詳細的設計圖紙優化完成后，將圖紙交予施工部門進行二次分析并制訂合理的施工方案，施工部門根據圖紙要求還需要對施工場地進行實地測量，嚴格審核，找出圖紙與現場有偏差的地方，確保這些問題不會影響施工質量及施工進度，將影響施工質量和進度的問題與設計問題溝通，及時做出調整，合理修改不合理的環節，確保施工圖紙滿足施工質量要求，對施工過程中可能出現的問題先期進行有效控制，編制出科學高效的施工組織設計，使施工方案更科學合理、高效化，具有針對性、操作性、可行性、先進性的特點。

2.2風輪控制技術

①通過功率信號反饋進行控制。風輪在運行狀態下，功率和實際風力條件的變化一致，分析功率關系，繪制最大功率的曲線圖，就可以通過功率信號來控制風輪運行。實際操作過程中，還要比較最大功率和系統的客觀輸出功率，獲得二者的差值，然后再調整風輪的槳距，最大限度的提高風輪的運行效率。這種控制技術的成本較低，但缺點是很難在風機運行的狀態下獲得最大功率的曲線。②葉尖速比的管控。在風力的影響下，風輪中的風葉尖端在轉動時會產生線速度，即葉尖速。葉尖速比用來表示葉尖速以及時間范圍內的風速比值。控制葉尖速比值就能很好的控制葉尖速比，繼而控制風機運行。由于風速不一致，因此很難明確最理想的葉尖速比，所以要適度改變葉尖速，調節好風輪的轉矩，以更好的調整風輪外邊緣速度，以優化葉尖速比。

2.3矢量控制控制

矢量控制主要是在雙饋電機控制系統中應用，實現風能的最大效率利用，此種技術可以實現有功功率和無功功率的獨立解耦調節，抗干擾能力強，可以實現風力發電機組的穩定控制。但同時，此種技術由于轉自電流勵磁分量多少會對發電機組運行穩定帶來影響。通過收集得到的數據信息，應用現代化智能控制技術的同時，還要注重數據信息的深層次挖掘，把握數據規律，在此基礎上對于無法觀測的數據進行預測和分析，實現對風力發電運行過程的有效控制。

2.4風力發電運用變速風力發電技術

變速風力發電技術使風力發電要在運行過程中，打破了以往的恒速運動技術，風力發電機運行時能夠判斷風速大小，從而調整合理地運行狀態，使發電機的頻率達到恒定。變速風力發電技術運行狀態隨著風速不同而發生變化，遇到風速較大時，發電機會及時調整風輪轉速，防止發電機由于功率偏大對發電質量以及發生效率造成影響;在遭遇較小風速時，發電機也會及時調整轉速，獲得相應的風能，使功率保持穩定地輸出。變速風力發電技術之所以能得到廣泛運用，是由于其能夠調整風輪轉速，解決我國有些地區因為風速的不同變化規律，傳統的恒速發電技術不能滿足風力發電需求的問題。

2.5模糊控制技術

這是一種最具有代表性的智能控制技術，其技術理論為模糊推理及語言規則，屬于高級控制技術，該技術不會受到非線性因素的影響，具有很強的魯棒性。通過模糊控制風力發電機組，能夠顯著提高風能的利用率，還能實現最大功率的追蹤，而且還具有變速恒頻優勢。正是因為模糊控制技術的優點十分突出，所以在該技術不斷發展的過程中，融入了人工智能、仿人智能、神經元網絡等各種技術，對于風力發電機組控制技術的智能化發展具有重要意義。在變槳距并網型風力發電機組中運用該技術，可以全面改善控制系統的動態性，有效控制踢葉尖速比、風力機的轉速和風輪槳距角，保證風力發電機組能夠輸出恒定頻率、恒功率。與PID控制器相比，模糊控制技術能夠更好的減輕個抖振問題，提高發電機組的運行效率和質量。

結語

如今，我國的風力發電產業在逐步提升，但是，仍然還有許許多多的問題等著被解決。一些風力發電企業，在不斷探索創新的過程中，許多的不了，數據，代碼等無法滿足，這就要進口大量外國技術。不僅在風力發電機的控制系統方面，還是在制造方面，都要從外國購買很多的所需品。此外，一些重要的零部件，我國風力發電技術還達不到別的國家的程度，其規范性也達不到要求，我國的零部件的質量還不夠好，壽命也不是很長。我們發展風電產業，就要引進外國先進的技術，汲取外國先進技術，融入到已有的基礎之上，不斷創新，使其更規范化，投入大量資金，建立健全相關政策。

參考文獻

[1]? 鄭育松.風力發電系統機械變頻控制技術[J].裝飾裝修天地，2019，（23）：390.

[2]? 李勝，張蘭紅，單毅.永磁同步風力發電系統控制技術綜述[J].微電機，2019，52（9）：101-107.

[3]? 許存祥.信息化控制技術在風力發電中的應用探討[J].建筑工程技術與設計，2019，（32）：2179.