风力发电及其控制技术新进展探究

宋国庆

摘  要：风力发电逐渐成为了当前发电系统中的重要内容，通过对于风能的合理利用，能够有效地缓解我国当前电力短缺的问题，能够有效地推动我国电力行业的发展，同时也为我国人民群众的生产生活提供了能源供应。随着科技的进步和社会的发展，当前风力发电技术得到了长足的发展，随着力学、机械学等多方面内容的应用，风力发电也在逐渐地进行升级转化。风力发电的控制系统是风力发电行业的关键技术之一，为了有效地实现风轮的全方面控制，调整其大小，需要对风力发电控制变换器、发电机等多方面进行改善，实现智能化系统化的控制。该文就风力发电系统及其控制系统的新研究展开了探究，为以后的行业发展提供了参考。

關键词：风力发电  控制系统  智能化应用  系统设置

中图分类号：TM614                           文献标识码：A文章编号：1672-3791（2020）11（a）-0055-03

Research of New Development of Wind Power Generation and Its Control Technology

SONG Guoqing

（Henan Clean Energy Branch， Huaneng Power Intl Inc， Zhengzhou， Henan Province， 450018  China）

Abstract： Wind power generation has gradually become an important part of the current power generation system. Through the rational utilization of wind energy， it can effectively alleviate the problem of power shortage in China， effectively promote the development of China's power industry， and provide energy supply for the production and life of the people in China. With the progress of science and technology and the development of society， the current wind power generation technology has been greatly developed. With the application of mechanics， mechanics and other aspects， wind power generation is gradually upgrading and transforming. The control system of wind power generation is one of the key technologies in the wind power industry. In order to effectively realize the all-round control of wind turbine and adjust its size， it is necessary to improve the wind power generation control converter， generator and other aspects to achieve intelligent and systematic control. This paper explores the new research of wind power generation system and its control system， which provides a reference for the future development of the industry.

Key Words： Wind power generation; Control system; Intelligent application; System setting

随着经济的发展，社会的进步，人们对于电能的需求量越来越大，随着当前对于新能源发电的越来越重视，水力发电与风力发电逐渐成为重要的发电系统将会在发电行业做出贡献。风能在全国范围内都有广泛的分布，由于其开发利用难度相对较小，同时，作为新能源，没有二次污染，其成本也是稳定可控的，所以风力发电逐渐成为当前发电的重点建设项目。随着国内对于风力发电的研究与应用的逐步开展，类似于风力发电机，控制风电系统，都得到了一定的进步与突破。为了使风力发电系统得到有效开发与应用，需要深入对于相关的技术设备进行研究，该文主要探讨了风力发电系统中的发电系统与控制系统的新进展、新研究。

1  风力发电及其控制系统的新研究分析

1.1 风力发电控制系统的必要性

自然风的速度及其方向都会发生变化，所以需要有效地控制发电系统能够有效地防止输出输入功率的变化、风轮的故障以及保护等。虽然随着相关技术的发展，风力发电系统得到了有效提高，但是风力发电机组这一重要的环节仍然具有不稳定性，难以进行变动和调节。风力发电系统机组能够有效地进行风力发电机组的安全运行、速度提升等，能够有效地促进电力行业的发展，推动风力发电技术的提高[1]。

1.2 国内风力发电的现状

就技术层面而言，国内的风力发电主要分成了三步走的策略，首先引进国外先进的技术，其次对国外的先进技术进行消化吸收和转化，最后实现自我技术的提升与创新。目前我国传统的电力设备逐渐退出市场，而当前的电力设备进行了更新与换代，我国当前的风力发电的设备也在蓬勃的发展，其组设置也在逐渐提高，就发电行业而言，我国设备和关键零件都能够满足我国当前风力发电的需求。所以加强风力发电装备设置的技术创新，促进自主创新能力的提高，能够有效地推动风力发电系统的完善与进步，风力发电的关键技术也是推动风力发电，甚至我国电力行业进步的重要内容，其中控制系统是其关键的内容，为了推动该行业的发展，需要有效地提高控制系统的效率[2]。

2  风力发电控制技术分析

风轮控制技术。为了有效地促进风力转化系统效率的提升，需要在其中尽可能地降低能量的消耗，就风轮而言，需要进行技术革新，能够进行有效的叶尖速比控制。由于受到风力的影响，风轮的叶间转动速度就被称为叶尖速，其中叶尖的速度与时间段的比值就被称为叶尖速比，将此比值进行有效的控制，需要进行风速系统的优化。由于风速的不同，其速度比也会受到风的速度大小方向的影响，所以为了实现有效控制，该功能就要对其进行调整和改变，对风轮的速度也要进行改变，从而以此来优化速度比值。对功率信号反馈需要加以控制，可以通过该方法来对风暖的信号得以控制，但风能运行的过程中，随着风力条件的改变，其功率也会进行改变，这就需要传输信号加以变动来形成，对此有效控制。可以通过功率的方式来进行曲线的绘制，在基础上进行后续的操作，使其功率进行比较，获得二者的差值，从而进行风轮等设置，使功率达到最大，有效降低成本，控制效率，需要值得注意的是，对于曲线的绘制是难点也是重点，需要进行技术的重点突破。通过爬山搜索的方式进行控制，这种方式主要是对于风机的功率点进行有效的控制，其图像主要类似于抛物线，可以适当地增加风能的速度来改变其中的功率，找出功率的最大点以后，确定其中的转速，比较其中的惯性。需要值得注意的是，由于这种方法很难进行转速的改变，所以该方法还是具有一定的弊端[3]。

3  风力发电机与相关电力电子变换器控制技术

3.1 风力发电机的控制技术

作为风力发电的能源就是风力，由于风力的方向、大小的不确定性，同时，随着高度增加，风力会越大，所以大多数的风力发电会处在高空中完成，发电机及其相关的设备也需要尽可能提高其效率，减少能量的损耗，可以充分地利用永磁发电机来进行风力系统的建设。还可以通过模块化的方式来进行电机的制造，以此来实现成本的控制。除此之外，可以进行发电机控制法，降低发电机的功率消耗，通过各种方法来尽可能的降低功率因數的变化[4]。

3.2 电力电子转换器控制技术

作为电子转换器在风力发电系统进行应用，必须要具有以下几个特征：首先，需要具有比较广的使用面，能够在各种风力发电过程中得到有效利用;其次，还需要比较高的传输效率，能够有效进行传输之外还需要进行功率因素改变的处置;最后，还需要比较高的安全性能，从而能够有效地保证功率，有效地运转。只有满足以上几个方面的特征，才能够有效地进行电子转换器的设置，达到公共的发电控制系统的需求。

3.3 风能发电中谐波消除

在风机发电的过程中，谐波的存在会降低整体发电的质量，导致电压频率等都会受到影响，所以必须要采取方式将谐波去除，尽可能地减少对于发电的干扰性。谐波可能会导致发电机的损坏，甚至会导致出现同步的叶振谐波，甚至会导致发电设备的热故障，导致正常运行干扰，破坏正常的电子发电系统，影响传感器的正确性。为了消除谐波，可以通过电力变流或者是无功率增加对电容器进行调整等方式尽可能地减少谐波的影响。

3.4 现代控制技术

风力发电技术一般会有以下几种控制技术：首先是变结构控制;其次是自适应控制及智能控制等方式。在风电发电的过程中，其中变结构的控制技术应用范围比较广 ，主要是该方法响应速度快，设置方便，能够实现。其中，智能控制系统是当前十分重要的发展方向，但是由于当前数字模型的依赖程度比较低，所以需要进行有效的瓶颈克服，进行技术的突破，才能够有效地促进智能控制系统的完善。

4  结语

总而言之，随着社会经济的发展，风力发电形成了我国当前发电系统的重要内容，电力行业与人们的生活具有密切相关的联系，为了有效地推动生产生活发展，需要增强对于风力电力行业的支持与投入，推动风力电力行业的发展。这些年来，随着我国对于风力发电技术的投入，风力发电技术也取得了诸多进步，由于清洁能源易获取、成本低等特点，风力发电也逐渐受到了社会各界的支持与拥护，其发展也逐渐向着智能化、自动化的方向发展，随着相关技术的开发应用，风力发电也必将推动社会发展。

参考文献

[1] 赵若焱.风力发电及其控制技术新进展探究[J].内燃机与件，2018（13）：236-237.

[2] 喻挺.风力发电及其控制技术新进展探究[J].智能城市，2018，4（18）：166-167.

[3] 王淑超，孙光辉，俞诚生，等.光伏发电系统级快速功率调控技术及其应用[J].中国电机工程学报，2018，38（21）：6254-6263，6487.

[4] 张耀月.并网模式下的风光混合微电网中可再生分布式电源的建模与仿真[J].科技经济导刊，2018，26（35）：34-42.

[5] 王霄鹤.双馈风力发电系统友好并网运行控制策略研究[D].浙江大学，2019.

[6] 邹武俊.风力发电及变频器的仿真与控制研究[D].华北电力大学（北京），2019.