風力發電機組控制方法改進策略分析

高強 張延明 石樂林

摘要：在可再生能源領域之中，風力發電具備很大的發展潛力，世界各國也開始提升對風力發電的研究力度，實現風能最大限度的應用。本文根據以往工作經驗，對風力發電機組控制方法的分類進行總結，并從滑模變結構控制、矢量控制、最優控制、人工神經網絡控制四方面，論述了風力發電機組控制方法的改進，希望可以對相關工作起到一定的幫助作用。

關鍵詞：風力發電機組;改進;策略

引言

如今，人們解決能源和環境問題迫在眉睫，有些資源有限，還會產生許多污染。所以，世界各地都在關注可再生能源，而風電有許多優點，所以，利用可再生能源已成為各國的重點發展方向。我國的風能資源并不匱乏，所以開發潛力很大。我國的風力發電產業和控制技術的發展很快，因而，通過分析現階段我國風力發電的情況和控制技術水平的發展情況，為實現可持續發展戰略提供一些有價值的信息。

1我國風力發電的現況

我國風力發電的發展在技術方面上分為三步，一是引進新技術，二是把技術消化吸收三是進行自主創新。現如今，在這方面我國以快速發展起來。例如，我國的風力制造業不斷提升。還有隨著國內5WM容量等級風電產品的不斷改進，我國的兆瓦級機組在風力發電市場被大量使用。雖然我國的風力發電機組制造業和配置零組件的發展足以滿足所需，但是一些高級配置仍然需要從國外進口。所以，培養自主創新能力和不斷探索新技術迫在眉睫。目前，是創新的年代，是需要快速發展的時代，新能源就是一個活生生的例子。作為新能源的一個重要部分，風力發電近年來的發展越來越好。全球的能源越來越少，之前的能源已經不足人們也已經意識到了這個問題，風力發電無污染，施工時間比較短，投資也不多，而且需要的地區也不多，這就使得各個國家對其越來越關注。在風力發電系統中，并網逆電器是一個非常重要的裝置，其特性的好壞決定了發電是否靈活。隨著信息技術的發展，人們也將風力發電系統做出了很多改變，使其性能得到了很大改進，促進了其進一步發展。

2風力發電機組控制技術措施

2.1滑模變結構控制技術

風力發電機組是一種非線性的系統，在實際的運行過程中，有著復雜且多變的特性。當在實際運行的過程中，發生了風向變化、風力改變或是負載的情況時，風力發電機組的穩定運行就會受到影響。而滑模變結構控制技術就能夠實現對這一問題的控制。對于滑模變結構控制來說，由于其性質為開關型控制，所以有著不連續控制的特性。在實際的使用中，通過對系統進行預設，就能夠確保在滿足預設條件的情況下，系統的滑模運動被限制在特定的空間內。由于其在實際的操作中較為簡單、且反應的速度較快等優勢，被廣泛的應用于風力發電機組中。

2.2模變結構控制

在風力發電機組應用過程中，具備很強的非線性系統特性，而且在具體運行過程中，還具備較強的復雜多變等特點，與此同時，還會在運行過程中遇到負載、風向等變化，對自身運行狀態產生嚴重影響。因此，在日常工作之中，很難通過數學模型對機組控制模式進行精確建立。整體來看，滑變結構控制屬于開關型控制范疇，具備不連續控制等特點。在具體的系統預先設定過程中，只能在相應的特定空間之中進行滑模運動，進一步降低了系統設計的復雜性，相應速度也得到了提升，對于系統參數變化也不會過于敏感，魯棒性也會明顯的展示出來，提升整個風力發電機組的可操作性。也正是由于上述優點的存在，可以確保系統能夠在不確定狀態下穩定運行，并與風力發電系統之中的最大功率限制要求相符，最終實現對風力發電機組的全面控制。

2.3人工神經網絡控制

神經網絡理論的實施，主要是以生物以及人類相應的學習表現和判斷能力為基礎進行深入研究，該組織不但自適應能力較強，而且還具備一定的自組織性特點，能夠與不確定風力進行適應和捕捉能力，為后續工作的開展提供基礎，確保整個風力發電機組朝著智能化方向發展，從這里也可以看出，人工神經網絡控制屬于智能控制技術范疇。站在具體工作角度來看，風速的測定以及預測周期等因素對風速預測的準確性影響十分嚴重。因此，神經網絡的應用對風速研究提供了巨大幫助，人們可以根據具體的時間序列模型將風速變量確定出來，待到風速變量得到采集之后，工作人員便可以通過回歸神經網絡和反向傳播神經網絡對其進行預測。由于該系統具備較強的非線性特點，進一步提升了人工神經網絡的實用性，只要做到數學模型的精確建立，便能夠在不穩定環境之中實現風力發電機組的高效運行。

2.4矢量控制技術

在風力發電機組中，使用矢量控制技術能夠實現對風能跟蹤的最大化，還能夠實現有功功率以及無功功率的獨立解耦調節，對于風力發電機組的運行來說，矢量控制技術的使用有著重要的意義。對于基于矢量控制技術的系統來說，由于其具有較強的適用能力以及抗干擾能力，所以能夠在短時間內完成穩定性控制。現階段，矢量控制技術更多的被應用于雙饋型風力機組中，但是該技術的使用會對無功補償量的大小進行限制。

2.5最優控制

在風力發電過程中，其發電機組的基本組成均處于非線性、干擾較大等特點，而且由于環境的不確定性，風速變量也會呈現出一定的不規則特點，從而無法利用精確的數學控制來實現機組控制，但人們可以利用最優的系統性控制實現風力發電機組的最優控制。在該項控制技術實施過程中，可以通過線性化模型設計來實現，并通過周圍工作點的精確把握，提升控制工作的控制效果。而且在該種控制技術實施過程中，可以根據具體的線性化模型設計，對周圍的工作點進行快速尋找，與此同時，還能通過大范圍的反饋內容，對偶線性化實現精確性破解，以此來實現風力和風能的全面性捕捉。另外，針對于電功率波動較小、無功功率輸出要求等矛盾，聚能在最優系統的作用下，將上述問題解決，避免由于線路故障而出現較大的電壓波動。與此同時，在最優系統的應用過程中，工作人員還能將風能變化情況以及自動控制進行合理掌握，避免在后續工作之中出現新的問題。

2.6數據監測的分析

在風力發電過程中很多數據信息的變化都會對風機的運行造成一定的影響，在風機運行過程中需要對工作環境的溫度、風機的實際轉速、電力功率的檢測、并網電力數據信息的監測等。在風機高速旋轉的過程中產生的機械能也是非常多，并且導致了葉輪的工作溫度不斷的升高。有可能出現異常數據信息的監測模塊主要有發電機組的繞組線圈的溫度、控制柜的溫度、機艙的實際溫度、三相電壓、電流、電壓等信息，在超出了預期的設定值時我們需要將數據信息及時的上傳到控制系統中，并且及時的通過遠程控制系統對一些設備進行有效的調控，防止安全事故的發生。

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]陳立娟，孔祥東，閆桂山.液壓型風力發電機組低電壓穿越雙變量協調控制研究[J].太陽能學報，2018，39（05）：1408-1417.

[2]譚俊.風力發電機組的控制技術探析[J].中國設備工程，2018（13）：220-221.

（作者單位：1.國電電力寧夏新能源開發有限公司;2.北京國電電力新能源技術有限公司;3.北京國電電力新能源技術有限公司）