风力发电及其控制技术分析

风力发电及其控制技术分析

李剑飞

华电山西能源有限公司新能源分公司 山西运城 044001

摘要：随着我国国民经济的不断发展，人们在生产生活中对能源的需求日益增加，开发和利用新能源已成为当前发展的必然趋势。风能是一种可再生能源，在中国分布范围非常广，易于开发和利用。此外，利用风电不影响生态平衡，成本可观，发电前景良好。

关键词：风电；控制技术；进展

引言

现阶段，人们对能源和环境问题的反应非常接近，而我们国家的很多资源都是有限的，这会造成很多污染。相应地，世界各国都在关注新能源和可再生能源的发展，而由于风电具有诸多优势，灵活利用新能源和可再生能源成为当前发电的必然趋势。中国风能资源十分丰富，发电潜力巨大。

1 风力发电及其控制系统的新研究与分析

1.1 对风力发电控制系统的需求

由于自然风速和风向发生变化，需要对发电系统进行有效控制，以有效防止输出和输入功率的变化、风机的故障和保护。虽然相关技术的发展有效地改进了风力发电系统，但风力发电机这一重要环节仍然不稳定，难以改变和调整。该风电系统装置能够有效地实现风电厂的安全运行和提速，能够有效促进电力行业的发展，促进风电技术的进步。

1.2 国内风力发电现状

在技术上，国内风力发电大体分为三步走战略，一是引进国外先进技术，二是消化、吸收和改造国外先进技术，最后是实现自身的改进和创新。目前，我国传统的电力设备正在逐步退出市场，目前的电力设备正在更新换代，关键零部件已经可以满足我国目前对风力发电的需求。因此，通过加强风力发电设施安装技术创新，促进自主创新能力的提高，可以有效促进风力发电系统的改进和发电。韩国可控电力产业的发展也是一个重点内容，为了促进产业发展，必须有效提高控制系统的效率。

2 风力发电及其控制技术

2.1 风轮控制技术

2.1.1 提示速度比控制

在风的连续作用下，叶片顶端的旋转线速度称为叶尖速度。关于叶尖速比，基本上是指该时段的叶尖速度与风速之比。改进风机系统，必须采取有效措施，科学控制叶尖速比。由于自然风的速度不能随意调节，因此相关人员必须考虑风速，同时还要明确最佳叶尖比，只有这样才能提高叶尖速比。

2.1.2 电源信号反馈控制

风轮在实际运行过程中，其功率容易随条件的变化而变化，这显然是采用功率信号反馈控制方法的基础。相关人员必须充分推导分析功率关系，推导出最大功率曲线后，方可进行后续工作。在实际应用过程中，将最大功率和系统输出转速进行详细比较，得出差值，作为调整转子转矩的依据，以保证最佳的风力运行功率。涡轮机。这种方法虽然可以省钱，但值得一提的是，获得风机正常运行时的最大功率曲线仍然是一个技术瓶颈。

2.1.3 爬坡导航控制

这样，利益相关者控制了风扇的功率点，呈现的图形非常类似于抛物线，最高点为最大功率点。如果无法确定工作点的位置，此时相关人员可根据需要通过提高风轮的转速来优化系统的直流功率输出。随着系统产生的直流功率不断增加，最高点不可避免地在抛物线的左侧，反之亦然。这种方法的灵活性使您可以在最短的时间内找到最大功率点，从而明确转子速度。但是，如果实际旋转时风车的惯性仍然很大，就不容易改变旋转速度，这是这种方法的一个缺点。

2.2 风力发电机及相关电力电子变流器控制技术

2.2.1 风力发电机组控制技术

众所周知，风电是风电的能源，而风电距离地面更高，能量转换环节必须在空中完成。发动机和相关设备可以显着提高工作水平，同时有助于减轻重量。永磁发电机具有低损耗、高效率等诸多优点，在风力发电系统中得到普遍认可。

2.2.2 电力电子变流器控制技术

就风电系统而言，电力电子变流器必须具备以下特点：一是应用范围广，可在大型风电系统中得到普遍接受。必须具有匹配的能量转换率并具有恒定的传输效率，直到成功完成转换。第三，必须能够有效地调整无功功率以实现功率因数转换。第四，稳定性和安全性比较强。拥有基于高水平全面保修操作的广泛电源。本系统灵活使用整流器可以控制系统的最大功率。应用整流器时，采用矢量控制形式，显着消除有功和无功之间的耦合，确保产生的无功满足运行要求。

2.3 风力发电中的谐波抑制和无功补偿

2.3.1 谐波抑制

在风力发电的情况下，谐波的存在会影响电能的整体质量，同时会干扰电能的频率和电压。在破坏无功和有功功率平衡方面，相关人员必须有针对性地采取行动，消除谐波库存。一般情况下，谐波对风力发电的影响主要有以下几点：一是增加了发动机铁损、铜损等的概率，造成发动机初始同步谐振。运行中的谐波很容易引起设备热故障，影响系统的平稳运行。第三，控制电路和保护系统容易失活，对灵敏度产生负面影响。四是电子设备损坏造成严重经济损失。一般而言，谐波抑制措施主要有以下几种方法：一是借助交流电源等相关设备，促使相位与谐波相互抵消；二是通过谐波增加无功功率。电容器组经过科学调校，实现了无功功率的变化，减少了谐波的不利影响，三是采用三角形接法，灵活接法，最大限度地减少进入最低端的谐波量。

2.3.2 无功补偿

无功功率在电力系统中被消耗是因为它在一定程度上受到电感元件的影响。由于电压通过电感元件后只损失无功功率，因此电感元件两侧的电压根本不发生反应，电压越高，电感元件中流过的电流越大。容易增加对设备的损坏。在这种情况下，相关人员必须对风电系统进行良好的无功补偿，并以此控制谐波影响。电容投切方式多用于无功补偿，但这种方式也有一些缺点。换句话说，同时投资更大的电容肯定会增加电压波动的可能性。

2.4 现代控制技术

一般来说，现代风力发电控制技术一般包括一、变结构控制、二、鲁棒控制、三自适应控制、四智能控制。对于风力发电系统来说，变结构控制有着广泛的应用，其根本因素在于它具有响应速度快、易于实施等诸多优点。鲁棒控制在涉及人员处理多变量问题时可以产生显着的效果，对于可靠性高的鲁棒控制，可以快速处理参数不准确、影响材料系统等诸多问题，并有智能控制方法。鉴于目前的发展趋势，很难构建完整的风电机组数学模型，因此，在风电机组的控制过程中，模糊控制能有其应有的价值，得到了人们的一致好评。

结束语

近年来，我国为风电提供了充足的资金支持，风电取得了前所未有的成果。风电具有环保、清洁、成本低等诸多优势，发展空间很大。随着我国科学技术的发展，风力发电机的控制正在逐步实现自动化，如果加大风力发电技术的开发和应用，有可能从根本上提高风力发电系统的整体工作水平和促进健康。发展电力工业。

参考文献：

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[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).