信息化控制技术在风力发电控制系统中的研究

信息化控制技术在风力发电控制系统中的研究

盛国东

新疆金风科技股份有限公司新疆乌鲁木齐830026

摘要：随着科学技术水平的不断提高，我国风力发电控制系统也越发成熟，信息化控制技术在其中的应用，推动了风力发电控制系统信息化、智能化的进步，文章以此为基础对信息化控制的具体应用展开探讨。

关键词：风力发电；信息化；控制技术；发电控制

引言

由于环境污染愈发严重,迫切需要一种新型无污染的能源。风力发电作为一种对环境无污染的新型可再生能源受到人们的追捧。而由于受到复杂的地理环境和气象环境的影响,风电输出功率具有比较强的随机性和波动性,因此风力发电大规模并入电网将会产生不利的影响，合理应用风力发电技术，能够有助于电力能源输送水平的提高。

1我国风力发电的现况

我国风力发电的发展在技术方面上分为三步,一是引进新技术,二是把技术消化吸收三是进行自主创新。随着国内5WM容量等级风电产品的不断改进,我国的兆瓦级机组在风力发电市场被大量使用。虽然我国的风力发电机组制造业和配置零组件的发展足以满足所需,但是一些高级配置仍然需要从国外进口。所以,培养自主创新能力和不断探索新技术迫在眉睫。目前,是创新的年代,是需要快速发展的时代,新能源就是一个活生生的例子。作为新能源的一个重要部分,风力发电近年来的发展越来越好。全球的能源越来越少,之前的能源已经不足人们也已经意识到了这个问题,风力发电无污染,施工时间比较短,投资也不多,而且需要的地区也不多,这就使得各个国家对其越来越关注。在风力发电系统中,并网逆电器是一个非常重要的装置,其特性的好坏决定了发电是否灵活。随着信息技术的发展,人们也将风力发电系统做出了很多改变,使其性能得到了很大改进,促进了其进一步发展。

2信息化控制技术在风力发电控制系统中的应用

2.1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。

2.2PLC控制技术

混合储能系统以PLC为核心控制器,将混合储能系统分为储能阶段和释能阶段,由电力采集模块将风力发电输出功率的采集信息传到PLC控制器中,与满足电网要求的功率设定值进行比较:当采集值大于设定值时,即风力发电输出功率大于并网需求功率时,向混合储能中输入功率;当采集值小于设定值时,即风力发电输出功率小于并网需求功率时,混合储能系统输出功率。PLC作为混合储能平抑风力发电输出功率功能的核心控制器,在进行软件设计的过程中需要对重要的参数进行初始化,使其满足系统任务的设定;对I/O端口的设计,使其能够准确读取参数传送到PLC核心控制器中进行处理,完成对混合储能系统的控制作用;对整个混合储能系统控制作用进行分析,写出整个系统的控制主流程图以及子流程图;基于PLC任务平台设计控制程序,当整个系统出现故障时,PLC应能够及时发送停机指令,使得整个系统能够平稳安全的运行。PLC工作方式采用循环扫描方式,在输入采样阶段对所有的输入信号进行采样,然后对被控制量执行编程程序,在输出阶段根据执行结果输出到输出接口。

2.3微分几何控制技术

该项技术由数学知识演变而来,其包括一定的线性关系,控制过程就是利用这一特性来完成的。此技术的控制原理如下:该数学知识表现出来的系统实际是非线性的,经过某种处理后,成为具有一定功能的线性系统,致使控制技术逐渐趋于完善。对于风力发电本身,其系统本来就是非线性的,风速的大小是人为无法控制的。当使用此技术时,首先要将这一问题进行解决。然后是对双馈发电机的各项操作,主要是对经过电机的各项数据进行反馈解耦,这一过程需要将非线性情况向线性转化,从而实现动态解耦。这对发电效率的提升非常有帮助,装置能够尽可能多的捕获风能。若风速过大,需要将电机的转速适当调低,这样才能保持其功率不变。通过一系列的步骤,装置将很好地完成向线性关系转化的过程,根据这一关系,可设计出符合实际情况的发电机组,减少企业成本的同时,保持充足的电能供应。现行控制的精确程度很高,但计算过程中会遇到阻碍。且该技术对CPU的要求很高,普通的CPU无法使用到此技术当中。目前研究人员正在攻克两类难题,可见该项技术具有广阔的发展空间。

2.4直驱永磁技术的应用

直驱风力发电系统能量转换过程包括:最大风能捕获，发电机发电。机侧和网侧变流器分别通过逆变和滤波产生符合并网规定的电能并输送到大电网中，全功率变流器可简述为的AC/DC/AC变流过程.在直驱式风力发电系统中，全功率变流器主要包含以下三个任务:首先是在直驱永磁风力发电系统中起着连接永磁同步电机和交流电网的作用，其次其机侧变流器应保持不论在何种风速情况下最大功率跟踪的模式，最后网侧变流器承担着向大电网输送有功(频率)和无功功率(电压)并且在传统的策略中网侧变流器还起着维持直流环节电压的稳定.与此同时直驱永磁同步发电机低电压穿越仿真模型的搭建与分析，根据各个环节以此给出机侧数学模型和策略，网侧数学模型和策略，对直流环节也做出数学模型分析。

2.5最优控制智能技术的应用

风力发控制系统在应的过程中容易受到风能的影响,运行过程中存在着许多的不确定性,想要建立完善的数据模型存在着一定的困难,通过数学模型可以实现对系统的合理控制。但是只通过数学模型中的相关数据对风力发电系统进行设计,无法满足风力发电系统的应用需求。风力发电系统在运行的过程中,无论是否产生电能都需要对整个系统的承受能力进行掌握,系统中的电流在运行期间也会出现一系列的变化,如何让系统保持在最优的状态是目前风力发电系统设计工作比较重视的问题。将最优控制智能技术应用到风力发电控制系统中,可以对系统中的不确定因素和相关变量时进行处理,实现对风能的有效捕捉,将其全部应用电力能源的产生中,还可以对电力机组的状态进行调整,从而提升风力发电控制系统的应用效率。

2.6现代控制技术

现代控制方法有更多,比如鲁棒控制,它可以解决多变量问题,使误差减小,变得更准确。而变结构控制可以很快回应,步骤简化,能更好地实施。这就使得它普遍被使用的原因。还有模糊控制,是智能地控制,它不需要数学模型就可以排除干扰。解决了数学模型不容易得到的问题,这种控制方法也被学者注意起来。人工神经网络是利用工程技术去模仿人的脑神经元的特点和构成的一种系统,人们用人脑神经元建立各种各样的扩展结构和网络神经,从而建立一个生物网络神经的仿真版,为控制风力机在风速较低时的距离,可以采用网络神经的学习特点。

结语

综上所述，我国风力发电技术水平在不断提高，但是仍旧有许多问题亟待解决，所以要正视目前风力发电技术存在的问题，积极争取社会各方的支持，在原有的基础上不断突破创新，重视资金的投入与政策制度的建设，为风力发电技术应用创造良好的应用环境。

参考文献

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[2]王刚,田野.风力发电机桨叶柔性控制技术的研究及机组优化[J].通信电源技术,2017.

[3]李志伟,徐成鑫.关于风力发电电气控制技术发展研究[J].中国科技纵横,2017(01).