风力发电机组的控制技术

风力发电机组的控制技术

摘要：随着时代的发展科技的进步，我国在不断地向前发展，电力的使用量是衡量一个国家发展的主要依据之一，我国每年的电耗量位居世界前列，发电过程中需要消耗大量的能源，对环境造成一定的影响，所以我国一直致力于利用清洁能源进行发电，其中风力发电就是清洁能源发电的主要手段之一，本文将对风力发电机组的控制技术进行讨论。

关键词：风力发电；风力发电机组；发电机组控制技术

风力发电是一种清洁的发电手段，减少了发电对于环境的破坏。我国国土辽阔，适合风力发电的区域广泛，所以我国在风力发电这一发电技术上取得了长足进步，风力发电机组的控制技术是维持风力发电的最核心技术之一，风力发电机组的控制技术能够为我国风力发电事业提供强大助力。

一、风力发电

在进行风力发电机组的控制技术讨论时，首先简述一下风力发电的概念及其适用范围。风力发电是指将风的动能转化为机械动能，之后将机械动能转化为电能的一种发电手段，并且风力发电在发电过程中不会产生辐射及空气污染情况的发生，是一项清洁的发电技术。风力发电在我国西部地区使用广泛，风力发电技术在近些年也得到了充分的发展，风力发电又分为水平轴风力发电、垂直轴风力发电、双馈型发电机发电等多种发电模式。

二、风力发电机组

想要利用风力进行发电工作，就离不开发电机组的运转，风力发电机组由风轮、发电机组成。其中发电机又由风轮中所含的叶片、轮毂等部件组成，当叶片受到风力吹动时，会进行旋转，从而将机械能转化为电能。风力发电机组按照风轮桨叶分类分为定桨型与变桨型两种，按照风轮的转速又可分为定速型、变速型两种[1]。我国现在已经拥有了风力发电关键零部件的开发制造能力，但是我国的

风力发电机组控制技术还有待完善，再简单描述风力发电机组的构成与类型之后，下面将针对风力发电机组的控制技术进行讨论。

三、风力发电机组的控制技术

风力发电机组的控制技术，是风力发电的核心，通过控制技术能够提高风力

发电的安全性，提高风力发电的发电效率，下面根据风力发电机组的控制技术进

行研究讨论。

（一）风力发电机组的控制技术要求

风力发电机组控制技术在应用之前，首先要了风力发电机组的控制技术要求。不同的机组有不同的要求，其中机组大致分为三类，第一种是定桨距失速型机组，对于这类机组首先需要监控机组的运行状态，通过数据了解机组运行情况，其次

进行风力发电机并网与脱网的控制，监测自动相位补偿的进展，并且还需要对风

力发电的电网状况进行确认，保障风力发电电网的顺畅运行，同时还应当密切关

注天气，防止异常天气对机组造成破坏，在发电机组发生异常状况时应当及时进

行停机工作，防止发电机组出现事故，详细记录风速、发电率、发电机组运行等

数据，为日后发电机组的维护提供可靠依据[2]。在对全桨叶变距型机组进行控制时，首先应当监测全桨叶变距型机组的运转情况，并且要进行功率曲线的优化，

与定桨距失速型大电机组一样，要进行电网气象监测、要进行发电机组数据记录。对于变速恒频技术的变速型机组进行控制时除去常规的监测步骤之外，还应当对

发电机组进行低于额定风速的发电功率控制，高于额定风速的发电功率控制，通

过有效的控制能够维护发电机组的正常运行。

（二）风力发电机组控制技术研究

风力发电机组控制技术的发展能够提高风力发电机组的电能转化效率，并且

在一定程度上减少了风力发电机组控制方面的工作量，提高了工作效率。定桨距

失速型机组的新控制技术应用有效解决了风力发电时发电机组的并网问题，提升

了发电机组运行中的稳定性与安全性，通过软并网技术、空气动力刹车技术、自

动解缆技术的应用，解决了长期以来定桨距失速型发电机组中遇到的一系列问题，并通过简化控制系统与伺服驱动系统简化了风力发电机组的控制过程，提高了工

作效率。在技术的发展中全桨叶变速型机组控制技术也得到了更新，新控制技术

在发电机组启动时可以进行发电机组的转速控制，进行并网之后还能对其功率进

行控制，保护了电网的安全性，率先采用电液伺服机构提高了发电机组的控制效率，减少了发电机组控制的操作难度[3]。对于变速恒频技术的变速型机组而言，

改善了其在低于额定风速、高于定风速下的发电机运行状态，在风力低于额定风

力时，发电机能够调节最佳功率曲线提高发电效率，在风力高于额定风速时，发

电机能够进行柔性变速，保障发电机安全运行，保障额定电压的输出功率，高效

率高质量地为电网进行供电工作。

（三）风力发电机组控制系统技术应用

风力发电机组控制系统主要分为八个方面，首先是用户界面，在用户界面中

工作人员可以通过指令输入的方式改变发电机参数，并且能够通过显示器观测到

发电机运行状态以及运行参数，之后这些参数会进入主控制器，主控制器能够实

时监测机组与电网的运行状态，并且主控制器还能够启动或者关闭发电机组，同

时主控制器能够通过发电机控制器进行软并网的控制，对变频器进行励磁调节。

通过主控制器下的变距系统能够控制发电机组的转速，控制发电机组的发电功率，通过液压系统控制刹车机构与变距机构压力的保持，能够自动进行偏航纠正工作，自动解除电缆缠绕，可以说在风力发电机组控制系统中，最核心的系统就是主控

制器系统，它涵盖了机组控制的方方面面，既能保障机组稳定运行，又可以自动

纠错，还能够进行实时的参数检测，减轻了工作人员的负担，增强了发电机组的

运行效率，保障了发电机组的安全性与可靠性[4]。我国目前绝大部分的风力发电

机组的控制系统都采用的是集散型控制系统，采用这种系统进行风力大电机组控

制能够提高发电机组的控制效率，有许多发电机组控制功能通过集散型分布，能

够直接将控制模块安放于被控制的对象的位置，其次通过集散型控制手段能够就

被操控的区域内进行信息采集、机组控制等工作，避免了各类型控制器传感器混

杂的情况出现，使监控工作能够更加清晰合理的进行。并且由于集散型控制系统

的适应性较强，能够在机组运行时进行参数的调整，降低了机组控制的难度，便

于对机组进行现场调试，其次由于集散化的分布模式，控制器能与其他功能的集

散模块保持通讯状态，能够第一时间了解各模块的运行情况，并且能够向模块发

出指令，且模块反应速度快，有效解决了风力发电机组控制难的问题。