风力发电及其控制技术新进展探究

风力发电及其控制技术新进展探究

张凯

甘肃龙源风力发电有限公司 甘肃 玉门 735211

摘要：在当前节能环保的相关理念支持下，多种多样的清洁能源应用也逐渐的受到社会各界的关注。其中风能作为当前社会发展的一项主要清洁能源，对于市场经济发展都有着积极的推动作用，而风力发电及其控制技术更是广受各界人士的关注。为了有效地推动风力发电及其控制技术的高效发展。本文对于此项技术手段及其控制技术进行了系统的分析研究，以求可以有效的推动风力发电行业的稳定发展，让风力发电技术在当前的社会生产中发挥出更好的效果。

关键词：风力发电；控制技术；应用研究

随着当前社会发展速度的不断加快，人们的日常生活需求也呈现了上升的趋势。在科学技术的高效发展过程中，风力发电技术也受到了广泛地使用。在此项技术的全面推广中，风轮、发电机、变压器都得到了有效的使用，而要想实现风力发电技术的高效控制，就需要针对这些设备作出合理化的控制，以此达到理想的风力发电质量，适应社会实际需求。

一、风力发电的相关论述

风力发电的主要工作原理在于通过风力的转化有效的带动风电机组叶片的转动。这个过程中齿轮箱将低转速输出为高转速，提升发电机的转子转速，从而为整个发电机设备的运作带来高效的动力，以促进风力发电的推进。结合风车技术的研究分析可知，当风速在3m/s的条件下，风力发电就可以正常运作。在当前的市场经济发展的影响下，风力发电也已经逐渐的成为一种主流的发电方式，这种发电方式不仅不会受到燃料资源的影响，也不会产生环境的污染，因此使用前景较佳。

二、风力发电控制技术

1、风轮控制技术

在整个风力发电系统的全面操作应用基础上，要想实现最高程度的风电转化率，就应当有效的降低风能资源的消耗。在这个过程中就要对整个风轮进行分析研究控制。首先应当合理地对风轮叶尖速比。在整个风轮的稳定运作的过程中，其本身的风叶尖端往往会在风力的作用下有效的转动，这个过程就是叶尖速，而言减速在此过程中与风速之间形成的比值就是叶尖速比。通过在一定环境下的叶尖速比的风流控制管理，就可以实现风机系统的全面优化，以此有效地减少风能资源的消耗。在实际的操控之中，因为自然风的实际大小以及风力本身都不能形成有效的调节，因此要想实现高质量的控制，就需要通过有效地控制叶尖风速，对整个叶尖速比进行调节优化。在此工作落实的基础上，可以结合实际的风力以及风速的情况，通过不断的转化变桨系统有效的调整风轮转矩，这样可以让最为外侧的边缘速度得到全面系统的控制管理，以此实现叶尖速比的全面优化。

其次可以有效地控制功率信号的反馈情况。对于整个功率信号的实际反馈实施综合的控制，可以有效地分析和掌控风轮机的功率状态。在整个运行管理工作推进的基础上，风轮本身的功率在一些特殊的环境条件下都会产生变化，这本身也是控制管理的一项基础的条件要求。通过对功率关系之间的全面化分析，可以描绘出一个大功率的曲线，同时以此为工作基础，对整个功率信号的反馈信息进行合理化的控制管理。结合实际控制管理过程中所得出的实际特点，应当对最大功率信号以及系统实际输出功率之间的差值进行管控，之后结合差值进行相关风轮浆距的调整优化，这样才能让风轮始终地处于最大的功率状态。通过有效的控制管理此种方式，不仅可以有效的实现风能的消耗控制，同时也能有效的降低控制成本。但是这项控制方式的实际操作使用的过程中，因为最大功率曲线的研究难度较高，就需要相关的技术人员将其作为核心重点进行分析。

三是合理化的控制爬山搜索。通过对当前爬山搜索的相关工作任务的合理化控制，可以实现风机功率点本身的合理化控制，因为其成形的图像以及抛物线结构类似，可以判定最大功率点一个大概在最高处。在实际的控制管理中，若不能明确当前工作点的实际位置，就可以将风轮运作之中的转速进行提升，同时以此有效的实现系统直流功率输出效果，在这个系统之中的直流功率输出加大，最高点就会在这个抛物线图像的左侧进行呈现，若是相反就应当在右侧。这种方式的开展，可以实现最短时间寻找最大功率的目的。通过这种方式也能明确风轮的转速。但是这种方式的主要问题在于风轮的实际操作之中的惯性较大，就难以实现转速变化。

2、风力发电机控制技术

现阶段的风力发电机主要包含有异步风力发电机、电励磁同步风力发电机、永磁同步风力发电机等等。从原本早期的齿轮箱高速转动带动下的双馈式风力发电机到现阶段所提出的不涵盖齿轮的风力发电机构件，逐渐地实现了风机主轴与低速多级同步发电转子直接相连的直驱式发电机模式构建，随着技术的发展，集成线路、结构部件创新所提出的半永久变速变桨风力发电机等等，在具体的风力发电机制造和发展的基础上，使用更加全面系统的集成设计方案以及紧凑型结构的风电传动系统对各个发电机进行优化，以此可以实现效率的提升，实现成本不断降低的目的。但是同时在整个风力发电机的工作管理过程中，应当通过全功率矢量法的方式进行控制管理，可以有效的接触之轴电流以及交轴电流之间的配合，以此全面加快电流功率因数之间的降低，实现风力发电的高质量控制管理。

3、电子电力变换器控制技术

在时代高速发展的基础上，电子电力变换器本身也是现阶段风力发电系统结构之中的一项主要的设备，尤其在一些大型的发电系统结构之中，电子电力变换器也得到了较为全面的使用。通过相关的设备之间的转换管控可以发现，其本身能量转换的效率相对较高，当实现转换完成之后，本身能量传输的效率也有了较为明显的提升。通过电子电力的转换器分析，可以让风力发电系统之中的无功率得到有效的补偿，且在提升系统运作质量的基础上，实现功率效率的全面扩张。同时这项设备的构建和操作都不需要花费大量的成本，具备较为合理的使用价值。在实际的应用操作的过程中，应当通过矢量控制管理的方式对于有功功率以及无功功率进行管控分析，让整个无功功率都能满足当前系统环境的实际操作需求。另外通过全功率的矢量设备质量输出发送到最大，通过合理化的设定直流环节，可以实现风力发电系统以及有功功率和无功功率之间的全面优化。

4、谐波消除技术

在通过风力发电机实现发电过程中，谐波往往会直接导致整体的电能质量相对较低，从而制约电压以及频率数据，让有功与无功功率之间的差异性达到系统的平衡。为此要想在整个工作机制下，要想保障风力发电系统的高质量运作，就需要将其中的谐波进行消除。在实际的风力发电系统实际运作的基础上，谐波影响主要涵盖了以下几个方面。一是谐波会导致发电机的通讯效果以及铁损现象，导致同步谐振的情况产生。其次谐波本身就会导致系统设备产生过热的情况，导致系统难以有效地运作。三是谐波本身就会让整个保护系统以及控制电路出现一定的误动作情况，对于传感器工作质量产生较为严重的制约。四是谐波本身会对电子设备产生极为直接的影响，不仅仅影响风力发电的高质量运作，也会为整个企业的发展带来一定的损失。

总结：结合相关的研究论述可知，风力发电逐渐的在当前的社会生产中成为一种主流的发电方式。而在整个风力发电技术的有效操作使用之中，合理化的控制技术手段则是保障整个风力发电安全稳定运作的关键基础，为此在实际的应用之中，作为技术人员应当强化控制监督管理工作，继而不断地强化风力发电力系统的运行负载量，有效地适应风力发电力系统的高质量运作，保证电力的全面生产与及时的供应，同时充分的满足当前的社会需求，实现风力行业的稳定发展。

参考文献

[1]邹小洪.浅谈双馈异步风力发电机变频器运行控制技术[J].红水河,2020,(2).49~52,57.

[2]米舜.风力发电系统机械变频控制技术分析[J].消费导刊,2020,(14).229.