关于风力发电机及风力发电控制技术分析

张鹏波 边丽娜 姚露

摘  要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，随着全球气候环境变化导致大气层遭到破坏，而地球上一些矿产资源消耗严重等现象，使得人们对环境保护以及自然能源节约意识越来越强烈，而发展可再生能源则成为解决这些问题的关键所在，作为新型能源出现的风能，由于其成本效益和资源的有效性较高，风电技术的发展速度远远超过预期水平，在发电领域发挥着重要作用，越来越受到广泛的运用。本文分析了风力发电技术在我国的发展现状，结合我国风力发电技术存在的问题，对风力发电电气控制技术的发展进行了探讨，旨在为我国风力发电电气控制技术的发展助力。

关键词：风力发电机;风力发电;控制技术

引言

随着人类社会的不断进步与发展，能源过度消耗和环境污染等问题也变得越来越严重。作为常规能源的天然气、石油、煤炭属于不可再生能源，储备有限，使用过程中还会有严重的大气污染。因此，可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。随着国家新能源发展战略的实施，我国风电产业已经迈入跨越式发展阶段。风电有着可再生、能量大、无污染等特点，同时我国风能储备量大，分布广泛，有着非常大的开发潜力，所以发展风电能源已经成为一种必然趋势。做好风力发电及其控制技术的研究，具有十分重要的意义，本文就此展开了相关分析和研究。

1风力发电机

风力发电是一种缓解能源危机的有效手段，以其独特的优势得到了世界各国广泛的关注和重视。传统风力发电机主要垄型异步发电机、有刷双馈异步发电机和同步发电机等等。其中，垄型异步发电机主要是借助電容器实现无功补偿，高于同步转速附近恒速运转，使用定桨距失速促使发电机运行。有刷双馈异步发电机在实际运用中可以有效降低功率变化器功率。同步发电机转速较低，轴向尺寸较小，更适合应用在启动力矩大的电机并网中。对风力发电机不断创新和完善，当前新型风力发电机中包括无刷双馈异步发电机、永磁无刷同步发电机和永磁同步发电机等等。其中，无刷双馈异步发电机自身优势较为突出，结构简单，裹在能力强，运行效率更高、更可靠，可以有效改善传统标准型双馈电机运行的缺陷和不足，同时兼并垄型异步发电机的优势。

2风力发电机及风力发电控制技术分析

2.1优化图纸并制订合理的施工方案是风力发电电气控制技术

风力发电施工工作进行前，需要设计并绘制详细的图纸，而绘制图纸则需要做出相应的准备工作，对施工现场进行实地考察，分析施工场地的气候变化，对风力、风量情况进行监测，施工场地的地形环境也需要进行测量，结合影响施工质量和进度的因素进行图纸优化，不断改进，在施工过程中进行合理地调整;详细的设计图纸优化完成后，将图纸交予施工部门进行二次分析并制订合理的施工方案，施工部门根据图纸要求还需要对施工场地进行实地测量，严格审核，找出图纸与现场有偏差的地方，确保这些问题不会影响施工质量及施工进度，将影响施工质量和进度的问题与设计问题沟通，及时做出调整，合理修改不合理的环节，确保施工图纸满足施工质量要求，对施工过程中可能出现的问题先期进行有效控制，编制出科学高效的施工组织设计，使施工方案更科学合理、高效化，具有针对性、操作性、可行性、先进性的特点。

2.2风轮控制技术

①通过功率信号反馈进行控制。风轮在运行状态下，功率和实际风力条件的变化一致，分析功率关系，绘制最大功率的曲线图，就可以通过功率信号来控制风轮运行。实际操作过程中，还要比较最大功率和系统的客观输出功率，获得二者的差值，然后再调整风轮的桨距，最大限度的提高风轮的运行效率。这种控制技术的成本较低，但缺点是很难在风机运行的状态下获得最大功率的曲线。②叶尖速比的管控。在风力的影响下，风轮中的风叶尖端在转动时会产生线速度，即叶尖速。叶尖速比用来表示叶尖速以及时间范围内的风速比值。控制叶尖速比值就能很好的控制叶尖速比，继而控制风机运行。由于风速不一致，因此很难明确最理想的叶尖速比，所以要适度改变叶尖速，调节好风轮的转矩，以更好的调整风轮外边缘速度，以优化叶尖速比。

2.3矢量控制控制

矢量控制主要是在双馈电机控制系统中应用，实现风能的最大效率利用，此种技术可以实现有功功率和无功功率的独立解耦调节，抗干扰能力强，可以实现风力发电机组的稳定控制。但同时，此种技术由于转自电流励磁分量多少会对发电机组运行稳定带来影响。通过收集得到的数据信息，应用现代化智能控制技术的同时，还要注重数据信息的深层次挖掘，把握数据规律，在此基础上对于无法观测的数据进行预测和分析，实现对风力发电运行过程的有效控制。

2.4风力发电运用变速风力发电技术

变速风力发电技术使风力发电要在运行过程中，打破了以往的恒速运动技术，风力发电机运行时能够判断风速大小，从而调整合理地运行状态，使发电机的频率达到恒定。变速风力发电技术运行状态随着风速不同而发生变化，遇到风速较大时，发电机会及时调整风轮转速，防止发电机由于功率偏大对发电质量以及发生效率造成影响;在遭遇较小风速时，发电机也会及时调整转速，获得相应的风能，使功率保持稳定地输出。变速风力发电技术之所以能得到广泛运用，是由于其能够调整风轮转速，解决我国有些地区因为风速的不同变化规律，传统的恒速发电技术不能满足风力发电需求的问题。

2.5模糊控制技术

这是一种最具有代表性的智能控制技术，其技术理论为模糊推理及语言规则，属于高级控制技术，该技术不会受到非线性因素的影响，具有很强的鲁棒性。通过模糊控制风力发电机组，能够显著提高风能的利用率，还能实现最大功率的追踪，而且还具有变速恒频优势。正是因为模糊控制技术的优点十分突出，所以在该技术不断发展的过程中，融入了人工智能、仿人智能、神经元网络等各种技术，对于风力发电机组控制技术的智能化发展具有重要意义。在变桨距并网型风力发电机组中运用该技术，可以全面改善控制系统的动态性，有效控制踢叶尖速比、风力机的转速和风轮桨距角，保证风力发电机组能够输出恒定频率、恒功率。与PID控制器相比，模糊控制技术能够更好的减轻个抖振问题，提高发电机组的运行效率和质量。

结语

如今，我国的风力发电产业在逐步提升，但是，仍然还有许许多多的问题等着被解决。一些风力发电企业，在不断探索创新的过程中，许多的不了，数据，代码等无法满足，这就要进口大量外国技术。不仅在风力发电机的控制系统方面，还是在制造方面，都要从外国购买很多的所需品。此外，一些重要的零部件，我国风力发电技术还达不到别的国家的程度，其规范性也达不到要求，我国的零部件的质量还不够好，寿命也不是很长。我们发展风电产业，就要引进外国先进的技术，汲取外国先进技术，融入到已有的基础之上，不断创新，使其更规范化，投入大量资金，建立健全相关政策。

参考文献

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