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摘要：风力发电机组是一项复杂多变的非线性系统。当风速超过额定值的时候，机械负荷能力和功率波动范围这两个因素就是影响风力机可靠性和安全性的关键因素。建立风速风向轮电机驱动系统的双频回路模型和低频回路PI控制桨距控制系统，从而来控制神经网络额定功率频率的设定，减少机械振动系统，保持系统的可靠性和安全性。仿真数据结果显示，双频环路控制器能稳定地输出功率，可以合理有效地减小负载扰动。为神经网络控制器在风能转换系统中的应用提供了新方式。
关键词：风力发电系统；双频回路；优化控制；节距脚
0引言
上世纪9 0年代到现如今，全世界的风能产业的发展速度突飞猛进，风能在各个领域的应用范围越来越广泛和普及。当风速低于额定值的时候，如何提升风能的工作效率是社会各界最为关注的问题之一，世界各国的相关专业人士针对这个问题进行研究，在这个领域方面取的相当显著的成就和成果，通常采用的办法是MPPT和LPV这两种办法。当风速大于额定值的时候，采用的办法就是PI、LQG这两种方式。然而，PI这个办法会出现控制值超出标准值的情况，LQG的参数过多等问题的发生。这几年来，神经网络技术因为处理非线性和不确定因素的特点，还有本身的并行性和独立性，不依附性，每个神经网络都有各自的函数，这些都是有效解决风电变浆距的有效措施[1]。神经网络的自身存在的并行性和完成变桨距的应用，有着十分重要的影响意义和理论价值。
1风能发电的特点
风力发电还具有以下不可比拟的优点：
① 风能是再生清洁资源，它不仅不会消耗掉自然原本的资源，而且也不会污染周边的环境，这些特点是其他资源无法达到的。
② 风电系统建设周期比火电系统短，投资资金也少。
③ 由于现代高科技技术的集成，风力发电的安全性和稳定性得到很大的提升。大型风力发电机组的安全性和稳定性从上世纪八十年代的百分之五十提高到百分之九十八，比火发电来得更加稳定性，使用寿命可达20年。
④ 风力发电与火力发电相比，风力发电的建筑面积要比火力发电的建设面积小很多，还可以和其他能源如柴油发电机、太阳能发电这些相互结合，相辅相成。同时也可以独立操作。有效合理的解决无电源或远距离供电地区的用电问题[2]。由可以看出以上，风力发电具有十分重要的意义，同时也推动了我国风力发电的可持续发展道路。笔者希望自身对风力发电机组优化控制器的研究，可以改善风力发电技术，为风力发电技术的发展趋势提出一些创新思路。
2风力发电系统原理
2.1 风力发电系统组成
风力发电系统主要由风力发电机、控制系统、整流电路、蓄电池充放电控制电路等部件组成（见图1）（充电器、蓄电池组不是每个风机上都必备的。它是直接并到国家电网上。只有少部分机组、牧民用的小风机或做了领储能项目的风机会使用到充电器和蓄电池组），包括整流电路、斩波电路可以统称为功率转换单元电路，风力发电系统可以将风能转换为电能源和能够使用的能量转换的全过程。风力驱动发电机发电，储存储存在电池中的电能，并在需要使用时释放储存的电能。
3 风力发电机组的变距控制原理
3.1变桨距风力发电机组的控制方式
风力发电机组变桨距系统的两种控制办法主要是并网前速度控制和并网后功率。因为感应发电机的功率和转速仔细核对的，通过速度控制最终实现功率控制。叶片的俯仰角是90度，在固定的时间角上，然后叶片事实上是阻尼板，并不会产生相对应的转矩。当风力发电机的风速大于初始风速的时候，叶片达到0度，风轮开始调度。当风力发电机达到初始的额定转速时，叶片的桨距角随着旋转速度的增加而形成了一个永久的状态。当电机转速达到额定转速，电动机的转速受电网频率的限制，变化基本上没有变动，最重要的是看电机的滑动，电机转速的控制实际上已转化为成功率控制。为了可以更好的改善功率曲线，在对功率进行控制的时候，调整转子电流控制器来调节转子的转速[3]当风速较低时，风轮的速度差小，速度约为相同的速度；当风速高于额定风速时， 风力发电机的转动速度就要调到最大，叶尖速度比优化，功率曲线达到预期的构想。
3.2变距控制
变桨距控制系统是随动系统。控制器则是非线性比例控制器。非线性比例控制器可以有效的解决死区和比例阀的限制。变桨距系统是一种液压执行机构。输出信号由D/A转换器来控制。电压控制（比例阀或电液伺服阀）驱动气缸，活塞推动节距机构，叶片俯仰角变化。活塞位移反馈信号由位移传感器测量并转换为输入比较器。
3.3 变桨距风力发电机组控制系统
当风速超过起始风速的时候，叶片就从零度的位置开始旋转，旋转一定的时间，当风速等于起始的风速的时候，风轮的启动必须要等到气流对叶片形成攻角。当风速大于额定风速的时候，风力发电机就会处于额定功率的这样一个状态，转速控制调换至功率控制，变距系统依靠发电机的功率信号进行掌控和运行[4]。功率反馈信号与额定功率这两者相比较，功率大于额定功率的时候，迎风面积减少一个点的旋转方向，但是功率小于额定功率的时候，桨叶的俯仰角就会很大程度上增加迎风面的旋转方向。 根据俯仰控制发电量模型，发电机额定功率控制系统作为参考量，判断其功率的作用，从而实现改变俯仰角调整。
4结语
本文利用变桨距风力发电机组控制系统对风力发电系统进行了分析。因为风能的不稳定性，所以风力发电系统会受到影响，功率曲线的优化也会受到相应的影响。采用变桨距控制系统，根据风速调节叶片节距，可以保证稳定输出功率，提高风力发电系统的可靠性。
参考文献：
[1]果立军. 风力发电机组优化变桨距控制研究[J]. 工程技术:全文版, 2016(12):00157-00157.
[2]王秀丽, 李岚, 杜鹏,等. 一种风力发电机组偏航系统的优化设计[J]. 可再生能源, 2015(3):89-92..
[3]谢夏. 风力发电机组变桨系统优化设计与实现[D]. 电子科技大学, 2015(13):25-29.
[4]刘宇泽, 陈宇. 风力发电变桨系统中控制策略的优化设计和应用[J]. 科技传播, 2015, (18):125-125.
论文作者:金爽
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：风速论文; 功率论文; 系统论文; 风力发电论文; 风能论文; 叶片论文; 转速论文; 《基层建设》2017年第30期论文;