风力发电机及风力发电控制技术研究

风力发电机及风力发电控制技术研究

摘要：基于对风力发电机及风力发电控制技术的研究，首先，阐述风力发电机

基本内容。然后，分析风力发电控制技术具有减少环境污染、减少能源消耗等重

要作用。最后，对风力发电控制技术进行分析，包括传统控制技术、智能控制技

术等。

关键词：风力；发电机；风力发电控制技术

社会的快速发展带来的是，环境污染、能源消耗、资源浪费等一系列问题。此类

问题的出现，对人们生活质量与生活水平的提升会产生很大影响。实现人类与环

境的和谐发展与共同进步，我国针对环境污问题、能源资源浪费问题，出台各种

政策条例，将发展清洁能源作为重点与关键。因此，风能以及风力发电受到更多

人的重视与关注，无论是风力发电机，还是风力发电控制技术，都得到进步与完善。所以，本文将针对风力发电机及风力发电控制技术相应内容进行阐述。

1、风力发电机基本概述

风力发电在缓解能源危机中发挥着不可替代的作用，因为风力发电具备可再生、

清洁等优势，在全世界范围内得到重视与关注（如图一）。传统风力发电机的类

型有很多，比如，有刷双馈异步发电机、垄型异步发电机等。垄型异步发电机在

实际工作过程中，要对电容器进行合理应用，使用电容器的主要原因就是无功补偿。垄型异步发电机同步转速，相较附近的恒速转速要高，在垄型异步发电机运

行期间，可以使定桨距失速方式。有刷双馈异步发电机在应用过程中，促使功率

变化器的功率降低。同步发电机其转速相对较低、轴向尺寸较小，因此，可以将

其应用在启动力矩较大的电机并网中，这样可以将同步发电机的作用与价值发挥

出来。在如今社会快速发展背景下，使得风力发电机也得到一定完善与创新，比如，目前使用较为广泛的永磁无刷同步发电机、永磁同步发电机以及无刷双馈异

步发电机等。在这其中无刷双馈异步发电机的自身优势较为明显，比如，结构较

为简单、有着较强裹在能力，有着较高的运行效率，运行的可靠性与安全性能够

得到保障。将传统标准型的双馈电机运行中存在的问题在最大程度上弥补，具有

垄型异步发电机优点。不同风力发电机都有着自身优势与特点，因此，对于不同

风力发电机都要有正确认识，这样才能达到良好风力发电效果。

2、风力发电控制技术的重要作用

风力发电控制技术应用的重要作用主要体现在以下几点中：（1）在风力发电中，通过对风力发电控制技术的科学合理应用，使得风力发电控制技术的应用范围与

推广范围得到拓展。在一定程度上，缓解我国能源紧张与能源压力问题，减少对

资源的消耗。提升工作质量与工作效率，促使风力发电能够在我国得到更好发展，同时推动风力发电能够朝着智能化与现代胡方向进步。（2）特别是在大型风力

发电控制工作中，将风力发电控制技术优势发挥出来[1]。可以减少对土地资源的

占用，系统运行功率也将会得到提高。变桨距以及变速恒频技术的优化与完善，

将规模局限性问题更好解决。特别是在对直驱技术的应用中，可以节约更多风力

发电费用成本，提升资源利用率。通过该种方式，可以创造更多经济效益、社会

效益以及生态效益，防止对周围环境造成破坏。

3、风力发电控制技术分析

3.1传统控制技术

在风力发电机运行过程中，传统控制技术主要是对变桨系统以及偏航系统进行有

效控制。通常情况下整个风力发电系统较为复杂，而且其中结构具有一定繁琐性

特点。所以，采取传统控制方式，无法满足风力发电内部持续变化情况，电流环

以及电压环的控制无法保障，使得风力发电无法达到更好效果[2]。而且传统PID

结构较为简单，在工作过程中具有一定可靠性。可以将其应用在风力发电中，因

为风力发电对于精确的数据模型系统没有更多要求。除此之外，PI控制器以及PD 控制器，可以通过对比例、微分以及积分的应用，实现控制操作，将变桨系统的

运行控制在合理范围内。

3.2智能控制技术

智能控制技术是风力发电机控制的一个重要方式，在实际风力发电机控制工作开

展中，其中的时变性问题、非线性为以及多层次问题很难解决。因此，就要对智

能控制技术进行合理应用，同时将传统控制理论人工智能进行有机结合。在实际

智能控制技术的应用中，可以从以下几点展开：

（1）模糊控制算法控制方式。模糊控制算法有着较强鲁棒性，因此，可以将模

糊控制算法应用在风力发电机控制中。在模糊控制算法的应用过程中，可以不需

要明确被控制对象。在此背景下，可以展开控制操作。实现对变桨系统的控制器

的有效控制与完善，模糊控制算法控制方式自身具有众多优势，比如，抗干扰能

力强优势、动态性能强优势、收敛速度快优势、静态误差小优势等。

（2）模糊控制算法与PID算法相结合方式。为使得系统稳定性得到保障，可以将模糊控制算法与PID算法之间进行有机结合。通常情况下，PID控制器会被设置

在系统最坏的工作点中，促使风力发电机变桨距控制效果得到优化，同时将转速

控制在额定值附近。为使得控制效果能够得到进一步提升，工作人员要及时对

PID变桨距控制器缺点进行分析与了解。在此基础上，模糊PID与模糊前馈相结合，从而形成的新型变桨距控制方式被提出。这样模糊PID在风速不同情况下，

都可以达到良好控制效果。模糊前馈控制器在额定风速之上的不同风速段中，需

要对前馈桨距角以风电机组桨叶气动特性进行分析与了解，使得控制系统的响应

速度可以得到提升，使得动态前馈补偿能够更好实现。对于变桨距系统而言，还

可采取双模控制方式，模糊PID-PID，实现对系统的有效控制。

（3）神经网络控制方式。人工神经网络有着自身特点与优势，比如，可以逼近

任何线性模型的非线性映射。自身可以掌握风速数据信息，从中寻找出风速变化

规律[3]。在此期间，风力发电系统可以实现在线学习，将风能在最大程度上捕捉，使得风力发电机的机械负载力矩可以减小。

（4）模糊算法与神经网络方式有机结合。在模糊算法与神经网络方式的结合中，要将模糊理论与神经网络之间进行有机结合，同时实现模糊节距控制器与神经节

距控制器两者之间的相互融合。通过该种方式，能够将高于额定风速时的功率控

制在合理范围内，这样可以减少震荡情况与超调量情况。

结束语：

综上所述，风力发电机及风力发电控制技术的应用，对于节约更多能源，减少环

境污染问题而言具有重要作用。因此，对于风力发电机及风力发电控制技术的发展，需要有关部门与工作人员能够给予更多重视，加大研究力度，并将其应用在

相应发电工作中，风力发电事业的发展打下良好基础。

参考文献：

[1]张铭体.适合风电接入的直流输电自抗扰控制策略研究[J].云南电力技

术,2019,47(06):99-106.