控制技术在风力发电系统中的应用

控制技术在风力发电系统中的应用
摘要：技术是社会发展的基础，为人类生活服务。

现代控制技术是一项重要的技术，该技术在风力发电控制系统中得到了广泛的应用，并发挥出了自身独特的优势，贡献出了一定的力量，风力发电控制系统已经离不开现代控制技术。

风能十分广泛，目前主要将其应用在风力发电中，而且风力发电已经具备较为成熟的技术手段。

总体而言，对风力发电机组控制技术进行研究分析，在很大程度上关系到国家未来的发展。

关键词：控制技术；风力发电；系统；应用；分析
1导言
风力发电作为新能源发电的一种，其应用方向与发展前景非常广阔，大型风力发电机组能够有效提高风力发电的效率，必将在风力发电行业中得到广泛应用，而对于风力发电技术的研究也将成为世界新能源开发的重点。

由此可见，能源格局正在变化，由一次性能源系统正逐渐转变为以可再生能源为基础的可持续能源体系，风力发电前景广阔。

利用可再生能源，可以帮助人类文明获得可持续发展的途径，是人类与自然和谐共存的重要方向。

2风力发电概述
2.1风力发电的特点
风力发电就是使用风能进行发电。

风力发电机组将风能转变为机械能之后再转变为电能，所以风轮、发电机是风电机组中最为关键的部件。

风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，风轮的转轴与发电机的转轴相连，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

目前风力发电中所使用的风电机组风能利用率最高能做到60%左右，一般风力发电场内所使用的现代风轮发电效率仅为40%。

由于风速是不稳定的，处于经常性的变化状态之中，在野外运行的风电机组常常会面临较为恶劣的自然环境，这就会导致风力发电机组相较于其他工业机组运行
上更为困难。

我国风力发电机组的使用寿命一般是在20年左右，在世界行业领域中处于较高水平，能够经受住大部分恶劣的自然条件，所以利用率很高。

2.2风力发电的发展
风能作为绿色环保型资源，其本身就具有优秀的环保效益，能够完善新能源的组成。

风力发电与其他发电形式相比，有诸多显著的优势，例如风力发电机组与火力发电机组进行对比，两者在基本运行条件相同的前提下，使用风力发电可以极大程度减少有害气体的排放量，对于环境保护而言将有着更为突出的价值。

风力发电机组最早始发于丹麦，之后便在世界范围内得到了广泛的普及，这一发展速度是非常迅速的。

根据欧洲相关协会统计显示，到2030年，风力发电技术将成为世界电能产出重要途径，会为人类文明的发展做出越来越多的贡献，不仅能够在最大程度上减少废气排放，更能够缓解人类文明发展进程中的用电压力。

我国未来风力发电的前景也是值得期待的。

对于我国而言，风力资源是十分丰富的，我国陆地风能可开发的数量高达250GW，海上风能资源将更为丰富。

以我国西北地区为例，西北拥有着天然风场的优势，通过合理开发利用，必将为我国经济和民生建设带来新的机遇。

而我国正在不断追赶先进国家的发展步伐，在多个地区建立了风力发电系统。

目前从发展速度而言，我国沿海地区和高原地区风力发电发展速度最快，以新疆、广东、内蒙古地区最为突出，而这些地区也是使用风力发电最多的地区。

3控制技术在风力发电系统中的应用
3.1微分几何
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。

3.2自适应与滑模变结构
该项技术运用到发电过程中，可以捕捉系统快速变化的各项数据，将系统处于实时监测之下，实现对各运行参数的良好把控。

该技术的工作原理如下:系统运行过程当中，若发现明显的波动，此技术控制的监测装置就能精确捕捉到这一点，然后系统对该突变点进行分析，根据分析结果对发电装置的相关速度参数进行适当调整，保证发电过程的顺利进行。

在以往的系统当中，若想控制运行速度，需要先建立起相应的虚拟模型，由于数据变化的无规律性，模型的建立是非常困难的。

错误的模型会误导工作人员，这对速度的控制是非常不利的。

该项技术的出现很好解决了这一问题，自适应也是目前在风里发电中应用最多的技术之一。

此项技术的最大特点，就是对各种切换开关的灵活控制。

当系统运行不再需要这一档速度时，该结构接收到系统传来的相关变档信息，然后做出反应，自动将该档位的开关闭合，打开系统需要的相应档位开关。

系统运行中，人员无需对发电装置重启，即可实现对装置换挡的控制。

3.3滑膜变结构控制技术在风力发电控制系统中的应用
滑模变结构控制技术从本质上来说是一种不连续的开关型控制技术，这一技术在实际应用过程中，需要对风力发电控制体统的控制状态在任意时间都能够进行迅速的切换，该技术有其自身鲜明独到的特点：随时切换、对风力发电控制系统的参数变化反应不敏感、设计起来非常轻松、实现起来也极其简单等，这些自身的独特优点正是风力发电控制系统中所需要的，是一种非常好的操作措施。

滑模变结构控制技术可以在最大程度上减轻多种因素对双馈感应电机的影响，这些因素包括参数误差、外界条件干扰等，提高控制性能。

把这项技术充分合理地应
用到风力发电控制系统中，可以让风力发电机组在运行工作过程中处在一种最好的状态，从而捕获更多的风能。

4结论
总而言之，风能作为可再生的清洁能源，在使用的过程中几乎不会对自然环境造成污染，而且风能取之不尽，用之不竭，所以深受社会各界的广泛关注。

在当前经济发展形势下，许多国家为了缓解能源压力，出台了一系列的政策来促进风能行业的发展，并给予充分的技术、经济、制度的支持，为技术和相关市场的发展提供了诸多便利条件。

随着风力发电技术的不断推广与运用，以及人类文明发展进程中环境保护压力的不断提高，风力发电必将成为某些地区，甚至是某些国家未来主要能源。

而对于我国目前的发展趋势，风能将成为促进国家发展的关键性资源类型。

参考文献：
[1]晏勤,宋冬然.现代控制技术在风力发电控制系统中的应用研究[J].电子技术与软件工程,2016(15):157.
[2]郭政建,冀飞莺.永磁电机在风力发电系统中的应用及其发展[J].企业技术开发,2016,35(03):46-47.
[3]王雅坤.电力电子技术在风力发电系统中的应用[J].民营科技,2011(07):14+38.
[4]邢作霞,王超,马佳,王文静,姚兴佳.现代控制技术在风力发电控制系统中的应用[J].风能,2011(07):62-67.
[5]陈杰.变速定桨风力发电系统控制技术研究[D].南京航空航天大学,2011.
[6]翟宇.超级电容器成组技术在风力发电系统中的应用[D].北京交通大学,2011.。