摘要：我国风力发电技术水平在不断提高，但是仍旧有许多问题亟待解决，所以要正视目前风力发电技术存在的问题，积极争取社会各方的支持，在原有的基础上不断突破创新，投入一定的资金，不断完善相关政策，从而实现风力发电技术的良性发展，让风力发电技术真正成为我国电力供应的主流技术。
关键词：风力发电；控制技术；具体应用
引言
如今，人们解决能源和环境问题迫在眉睫，有些资源有限，还会产生许多污染。所以，世界各地都在关注可再生能源，而风电有许多优点，所以，利用可再生能源已成为各国的重点发展方向。我国的风能资源并不匮乏，所以开发潜力很大。我国的风力发电产业和控制技术的发展很快，因而，通过分析现阶段我国风力发电的情况和控制技术水平的发展情况，为实现可持续发展战略提供一些有价值的信息。
1我国风力发电的现况
我国风力发电的发展在技术方面上分为三步，一是引进新技术，二是把技术消化吸收三是进行自主创新。现如今，在这方面我国以快速发展起来。例如，我国的风力制造业不断提升。还有随着国内5MW容量等级风电产品的不断改进，我国的兆瓦级机组在风力发电市场被大量使用。虽然我国的风力发电机组制造业和配置零组件的发展足以满足所需，但是一些高级配置仍然需要从国外进口。所以，培养自主创新能力和不断探索新技术迫在眉睫。目前，是创新的年代，是需要快速发展的时代，新能源就是一个活生生的例子。作为新能源的一个重要部分，风力发电近年来的发展越来越好。全球的能源越来越少，之前的能源已经不足人们也已经意识到了这个问题，风力发电无污染，施工时间比较短，投资也不多，而且需要的地区也不多，这就使得各个国家对其越来越关注。在风力发电系统中，并网逆电器是一个非常重要的装置，其特性的好坏决定了发电是否灵活。随着信息技术的发展，人们也将风力发电系统做出了很多改变，使其性能得到了很大改进，促进了其进一步发展。
2风力发电及其控制技术研究
2.1变速恒频发电系统
简单来说，该系统的控制方式就是风力机采取变速运行的模式，发电机的转速随风速变化而变化，但可以通过电力电子变换装置得到恒频电能。根据贝兹理论，理想情况下风能所能转换成动能的极限比值为16/27约为59%。恒速恒频发电系统的所采用的风力发电机只能固定在某一转速上，但是风能具有一定的随机性，其能效会受周围环境的影响而变化，所以风力机必定会偏离最佳速度，这就必然会在一定程度上降低发电效率，而变速恒频发电系统就能够在风速变化的条件下，来适当调节转速，从而让其一直保持着在理想的转速下运行，确保发电效率。变速恒频发电系统是目前主流的风力发电机组控制系统，对于风力发电系统而语言，风力发电机组应该尽可能的确保能量转换效率，而变速恒频发电系统主要通过控制电机转矩，来实现高效率的能源转换。
2.2双馈发电变速恒频系统
双馈发电变速恒频系统是使用双馈绕线式发电机的风力发电机组，所谓双馈，指的是双端口馈电，定子和转子可同时发电，互相切割磁感线。通常来说，双馈电机必须配合变频器使用，变频器给双馈电机转子施加转差频率电流，起到励磁的作用，有效调节励磁电流的相位、频率、幅值，实现稳定的定子恒频输出。在风力发电系统中，无论风力作出什么样的变化，当电机转速改变的时候，利用变频器就可调整旋转速度，从而让电机的转速和风速之中保持同步（转子励磁电流改变转子磁势）。该系统主要是依靠转子侧来实现的，通过转子电路的功率由交流励磁发电机转速运行来决定，所以该系统的成本较低，设计较为简便，且后期的维护也十分便捷。另外，该系统还能吸收更多无功功率，可有效解决电压升高的弊端，从而有效提升电网运作效率，保障电能换换质量以及稳定性。
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2.3无刷双馈发电系统
无刷双馈发电系统是目前风力发电中的新型控制系统，其运作原理和传统交流电机差别较大，无刷双馈发电系统中的电子定子，具有两套不同极数的三组绕组，可分别称为控制绕组和功率绕组，通过电机转子的磁动势来实现能量转换，如果改变相应的频率以及相位，就可改变电机的运行方式。无刷双馈发电系统和普通系统的主要区别在于，电机定子上有一套控制绕组，可通过调节绕组上的电流频率来改变转速，不过该技术的制造成本较高，并且无刷双馈发电系统的体积较大。
2.4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。该技术的特点主要体现在这几点：设计简单，并不需要过于复杂的结构；可随时进行相应的切换工作，具有较强的灵活性；系统参数变化时，不会影响到该结构的正常控制，具有很强的稳定性。该技术能够将自然干扰与装置隔离开来，最大程度保证发电过程正常进行，没有外界环境的影响，系统将会处于非常稳定的状态。
2.5主动/混合失速与变桨距
此项技术是这两种技术的结合体，当风速降低时，变桨距会自动进行调节，此时装置的启动效率大大提升，桨距角在风速的影响下，会向着角度减小的方向偏转，此时攻角增大，叶片捕风的失速效应增强，其相应的捕风能力快速减弱，与风速保持在同等水平上。该技术的优点在于对调节速度的要求不高，执行相应动作时不会消耗系统很多功率。当外界风速大于系统的额定风速，若不降低对风能的捕获，系统中的电机、电子等容量会超出其本身能够承受的最大负荷。此时叶片受到外界风力的强烈冲击，叶片受损的同时，对风力机的损害也是巨大的。概述的出现很好解决这一问题，在维持发电装置正常运转的同时，延长风力机、叶片等的使用寿命。该项技术在风力发电中的应用时间较早，20世纪80年代就得到广泛应用。概述支撑下的发电机组，是由多种技术结合而成的，例如软并网、动力刹车等。该技术的特点如下：轮毂、桨叶的连接方式是固定的，外界风速变化的情况下，迎风角度保持不变，结合桨叶翼的相关特性，系统会呈现出失速状态。这一状态会使桨叶表面出现紊流现象，从而达到降低电机效率的目的。该技术对系统内部功率的控制可靠性很高，但在限制功率的同时，会使叶片结构变得复杂。基于这一特点，此项技术通常只在小型发电厂中使用。
结束语
为提高风力发电技术的实际应用价值，降低谐波电流污染，实现更为稳定可靠的运行，促使风力发电向智能化、微风化、直驱化发展。首先，要实现风力发电规模化、大型化，尽可能减少风力发电占地；其次，要采用变速恒频技术，尽可能的缩小大型风力发电机体积，降低生产成本；最后，要实现智能化控制，利用模糊计算以及神经网络技术，来克服风力发电时的非线性因素，进一步提高风力发电的稳定性以及安全性。
参考文献：
[1]赵若焱.风力发电及其控制技术新进展探究[J].内燃机与配件，2018（13）.
[2]王刚，田野.风力发电机桨叶柔性控制技术的研究及机组优化[J].通信电源技术，2017.
[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）.
论文作者:周战强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：系统论文; 风力发电论文; 技术论文; 风速论文; 电机论文; 转子论文; 转速论文; 《电力设备》2019年第4期论文;