风力发电控制技术分析

摘 要：我国当前的生产发展对能源有着很高的需求，为了推进可持续发展，国家开始进行风能以及太阳能等可持续能源的开发建设，有效的降低了发展中能源风险。风力发电技术在建设过程中需要使用多种类型的技术，其生产和控制过程较为复杂。本文针对风力发电系统及其运行中的控制技术进行了分析，希望可以推动风力发电建设。

关键词：风力发电；控制技术

引言

现代经济的发展和生产力的提升使得当前的能源使用量不断提升，风能作为可再生能源，是当前国家发展中的重点能源。风电场的建设有效的降低了发电过程对环境的污染。要想进一步提升风力发电行业的质量，则技术人员应当结合发电需求来优化控制管理技术，提升风电生产效率。

1风力发电和控制技术的发展介绍

1.1风力发电系统优化控制技术的必要性

风力发电过程会受到自然因素的影响，导致发电效率在不同时期存在波动现象，为了降低不稳定的发电过程对电网运行情况的影响，技术人员应当优化发电控制系统。当前的风力发电控制工作的内容包括对机组的并网过程、输出功率以及风轮运行情况进行控制，控制人员可以发现存在的问题并针对故障以及发电中的不稳定情况予以优化，保证电能输出的稳定。随着现代技术的发展，定桨距恒速运行技术和变桨距变速运行技术的使用極大的保证了风力发电过程的稳定性。风力发电系统的控制重点是对发电机组的功率进行调节，根据风速以及风向的变化来对发电过程进行优化调整，实现功率的稳定性，推动了现代风力发电行业的建设发展。

1.2国内风力发电建设现状

当前我国的风力发电行业还处于建设阶段，在技术的研究中主要是采取引进加优化设计的方式来推动我国的风力发电技术的发展。当前我国已经可以自行完成大容量的风力发电机组的制造结合生产，极大的推动了国内风力发电行业的建设。我国当前的风电生产技术可以满足行业的发展需求。因此，为了进一步推动国家的风力发电建设，技术人员应当从优化发电过程的控制工作入手，研究更为高效的发电控制技术手段，提升风力发电过程的稳定性，优化发电质量。

2风力发电控制技术

2.1风轮控制技术

风轮的运行控制是提升风力发电过程的效率的有效措施，有助于降低风力发电过程产生的消耗，提升能量转换效率。在风轮控制设计中，使用多种现代技术，多种技术的互相配合提升了控制质量，对风力发电过程质量的提升有重要的作用。

2.1.1叶尖速比控制

风力发电过程中，风轮的风叶尖端会在风力作用之间转动，其转动的线速度被称作叶尖速。叶尖速比指的是叶尖速和风速的比值。在控制过程中，技术人员会控制叶尖速比值来优化发电效率。在不同风速之下，技术人员要对发电效率进行记录和对比，以便确定发电效率最高的叶尖速比。自然风速难以进行直接的控制，因此要想保证最佳的叶尖速比，技术人员应当通过对风轮转矩调整等手段来调整叶尖速，以此来优化叶尖速比，提升风力发电过程的进行效率。

2.1.2功率信号反馈控制

风力发电过程中，风轮的发电功率会随着自然风速的变化而改变，造成发电效率的不稳定逆行。在实际的优化设计中，技术人员可以对风速以及功率关系进行分析，设计出最佳的发电效率标准，在这一标准之下调整风力发电参数，以此来提升发电质量。在实际的控制设计过程中，技术人员可以将最大的发电功率和实际输出功率进行对比，以两者的差值作为参数来调整风轮桨距，优化发电过程中的风轮运行功率。这一控制技术有效的降低了风力发电过程的成本和损耗，但是对于日常数据记录和分析工作有较高的需求，桨距的优化需要在对数据的全面分析基础之上进行。

2.1.3爬山搜索控制

技术人员在功率控制过程中会对发电过程的效率图像进行分析，将发电功率控制在最佳功率点，保证发电过程的高效性。在实际控制中，由于最佳效率点和当前的发电参数难以进行对比，技术人员可以适当增加风轮的转动速度，以此来改变发电功率，将功率数值和最佳效率点的功率数值对比之后就可以获知当前的转速处在发电效率曲线上的位置，以此来优化发电参数。借助这一控制方式，技术人员可以优化转速调整过程，提升发电过程的效率。这一控制方式存在的一个问题是风轮转速调整过程效率较低，可能消耗大量的时间。

2.2风力发电机与相关的电力电子变换器控制技术

2.2.1风力发电机控制技术

风力发电过程依赖自然风来实现电能的生产。由于自然环境中风速不稳定，因此风力发电建设中一般会将风轮安置在高度较高的位置，以此来保证风速的稳定和高效。在实际的发电中，为了提升发电效率，技术人员会降低发电机和风轮的重量。风力发电中使用的发电设备一般是永磁发电机，其能源转化率高、产生的损耗小。我国当前的技术实力已经可以实现模块化的发电机设计制造，有助于风力发电行业的进一步发展。在发电控制过程中，技术人员可以采用矢量控制的模式来对发电机的电流进行控制，降低功率因数控制工作的进行难度，提升控制质量。

2.2.2电力电子变换器控制技术

风力发电系统的建设中，其系统使用的电力电子变换器应当满足多种环境的使用需求，可以满足当前大型的风力发电设备运行中的稳定性和高效性需求。在风力发电过程中，变换器应当具备较高的能量转换率，且可以将电能进行高效的传输，降低传输过程产生的电能损耗，改善发电过程中产生的无功功率，提升风力发电过程中的可靠性和生产效率。在当前的控制系统的设计中，技术人员一般使用整流器来完成对发电功率的控制，提升发电效率，降低发电中产生的武功功率。整流器在使用过程中可以提升有功功率的输出效率，有助于满足当前发电中的效率需求。无功功率的存在会造成发电过程的损耗，因此，在设计优化中，技术人员需要重视对无功功率的补偿，抑制在实际的风力发电中产生的谐波作用。常见的方式是借助电容器来优化发电损耗情况。

结语

当前国家正在推行可持续发展战略，风力发电是发电行业以及能源行业提升可持续发展能力的重要手段。在未来的优化设计中，技术人员要结合发电过程的特点来优化发电控制设计，提升风力发电效率，优化风电能源质量，推动电力行业的现代化绿色发展。

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作者简介：

董恩雷（1987-08-24），男，汉族， 内蒙古满洲里人，本科，任职于华能呼伦贝尔风力发电有限公司，研究方向：风力发电控制技术。