刘兴汉

【摘 要】19世纪70年代以后，人类开始进入二次工业革命，人类社会也开始进入电气时代，电力得到了广泛应用，并取代了蒸汽成为工业生产和社会生活的主要能源，给人类社会的生产结构和生活方式带来了巨大的改变。随着发电技术的发展，风力发电技术在我国得到了普遍应用，而风力发电过程中风力发电系统控制技术是促进风力发电技术进一步发展的重要基础和影响因素，但是，随着我国社会经济发展和人类生活对电力需求的增大，我国原有的风力发电系统控制技术已无法满足现代风力发电技术的高要求，阻碍了风力发电技术的进一步发展。

【关键词】风力发电;控制技术;措施

随着国家社会经济的不断发展，我国的储存能源也在不断减少，环境也遭受到了一定程度的破坏，能源和环境问题日益突出，也越来越受到大家的关注，而风能作为我国的清洁能源之一，将其应用于发电技术中，遵循了我国绿色可持续发展理念，风力发电技术也成了我国最为常见的发电技术之一。目前，我国的风力发电主要有陆地风力发电和海上风力发电2类，给我国经济社会发展和人类生活提供了所需的电力。但是，由于我国的风力发电系统控制技术还存在着较大缺陷，导致我国风力发电效率较低，极大地影响了我国风力发电技术的进一步发展。所以，为了提高我国的风力发电技术，必须要加强对风力发电系统控制技术的研究。

1风力发电的意义

第一，风力发电有利于解决我国能源短缺的问题。随着我国经济发展脚步的加快，对能源的消耗与需求迅速增多，能源短缺现象十分严重，我国每年都需要进口大量的能源。风力发电可以缓解能源短缺的趋势。第二，有利于环境保护，实现可持续发展。长期以来我国的能源结构不合理，污染严重，极大破坏了生态环境。风力发电不产生污染，有利于实现人与自然的和谐发展。第三，应用范围广。风力发电技术在山区、孤岛等地区及军事、交通、气象等领域均有极大的利用价值。

2常见的风力发电控制系统

2.1双馈风力发电控制系统

双馈发电系统是风力发电系统中使用最多、最为常见的一种发电系統，该系统具有性价比高的优势。双馈风力发电系统主要应用在大功率的风力发电机中。在风力发电系统中，人们对双馈风力发电系统的研究最为深入。在风力发电中该系统的应用最为成熟。随着各行业信息化、智能化的程度不断提高，双馈风力发电控制系统也逐渐发展起来，其主要控制技术有变速恒频和恒速恒频两种，主要的控制策略有以下几种：直接功率控制策略、矢量控制策略、滑模控制策略及无功优化控制策略。

2.2直驱式永磁风力发电控制系统

直驱式永磁风力发电系统由于技术原因一直没有得到很好应用，随着技术进步，近些年快速发展，在风力发电中占据了一席之地。尤其是直驱式永磁同步风力发电系统发展最快。永磁发电系统主要应用于小功率风力发电机，具有高效、简单、成本低廉等优势。直驱式永磁发电系统的控制策略主要包括转矩反馈控制、最佳叶尖速比控制、扰动观察控制和功率反馈控制几种。

3风力发电系统控制技术的实际应用

3.1自适应控制技术的应用

自适应控制技术是信息控制技术中的一种，在应用期间对技术要求比较高，将这项技术应用到风力发电控制系统中，可以对系统中各项数据的变化情况进行掌握并控制，确保系统中各项参数的合理性。传统的风力发电控制系统需要构建参数模型来对各项参数进行控制，其对模型的完整性要求比较高。但是这类模型在建设过程中及具有较高的难度，所以无法保证风力发电的控制效果。而自适应控制技术的合理应用可以对系统中各方面的变化情况进行实时掌握，并根据外界环境进行调整，具有明显的应用优势，提升风力发电系统的控制效率。

3.2风力发电和电力电子变换器的控制技术

（1）电力电子变换器的控制技术。从整个风力发电系统中可以发现，存在着电力电子变换器，并且电力电子变换器的特征表现在多方面：使用面较为广泛，可以有效地用于大型风力发电系统中;风能转换过程中能量的转换率较高，完成转换后具备很高的传输效率;还可以完善无功功率因素;其使用的安全性和可靠性很高。电力电子变换器的运行功率高且功率范围也很大;该设备无须花费很多成本。通过运用pwm整流器于风电系统中，能够最好地控制系统的最大功率。而运用整流器的时候，通过矢量的控制方法可以解除有功功率和无功功率之间的障碍，保证无功功率符合运行的相关要求。另外，pwm整流器还可以使有功功率的输出量最大化，设置好直流环节并调整风电系统中无功和有功功率。（2）风力发电的控制技术。风力发电需要借助风力进行，这是因为风力与地面距离相差加大，这样一来，能量转化工作在空中就能完成。发电机和相关设备都需要努力提升工作效率，并且减轻物体的体重。永磁发电机的优势在于运行效率高且损耗较小，所以被普遍运用于风力发电系统中。发电机制造还可以通过模块化方式开展，这样能减少所需花费的成本，对风力发电系统的发电机进行管控的过程中，一般都会采用矢量的控制方法，这类方法有效地解除了交轴电流与直轴电流之间的矛盾，也就使系统功率的因数控制简单化。

3.3最优控制

最优控制理论主要是研究如何实现控制系统最优化的一门学科。最主要的任务是从大量的控制方案中找出最优的方案。在风力发电中，风力发电控制系统会受到风速的影响，从而具有很大的不确定性，想要设计一个合适的控制方案具有很大的困难。正因为风力发电控制系统的这种特性，选择合适的控制方案是控制系统处于最优化是最重要的问题。在这一过程中，最优控制技术的应用作用巨大，可以实现高效捕捉风能，优化电力机组的工作状态，稳定输出功率，实现系统的最好性能。

3.4自适应控制

在信息化控制技术中，自适应控制系统具有较高的技术含量。自适应控制系统指的是能够自动对控制系统中的参数、规律等进行调整的系统，其运行首先需要对对象的动态特点进行识别，然后根据识别结果制定决策，最后对控制系统做出改变。由于风力发电控制系统的参数等是随着风力不断变化的，传统的控制方法要求较多，控制效果不好。自适应控制技术的应用能够随外界环境条件的变化自动进行调整，极大提高了风力发电系统的效果。

3.5现代化的控制技术

风力发电中现代化的控制技术可以分为以下几种类型：鲁棒控制技术、变结构控制技术、智能控制技术以及自适应控制技术，风力发电系统中，以变结构控制技术为主，该技术运用广泛是因为具有很快的反应力、设计较为简单、实现难度不大;处理一些多变量问题时，鲁棒控制技术可以发挥出很好的作用，具有较强稳定性的鲁棒控制技术还能有效地处理好参数不准、建模出现误差或者物质系统受影响的问题;而智能控制技术最突出的方法是模糊控制，它无须过度依赖数学模型，只需凭借专家经验就能克服一些非线性因素带来的影响。目前，一台准确的风力发电机数学模型的建成概率较小，所以对风力发电机组进行控制的过程中，可以多使用模糊控制方法。

结论

当下，风力发电产业发展前景很良好，但还是存在一些问题需要我们去解决和思考。很多风力发电企业还需要引进其它国家的先进技术，不光是风力发电机的控制系统，还有风力发电设备的制造，都需要借助其它力量才能完成。另外，在研制一些关键的零部件上，我们国家尚不具备先进的风力发电技术，并且规范程度也较低，所以这需要风力发电企业在重视自主研发技术、学习先进技术的基础上不断创新，从而形成自主知识产权，不断地促进我国风力发电技术的发展和进步。

参考文献：

[1]赵阳阳，杨秀敏，王森.风力发电系统机械变频控制技术[J].微电机，2018（9）：59-62.

（作者单位：大唐黑龙江新能源开发有限公司）