摘要：风力发电是目前世界上所有可再生资源中最具发展潜力及前景的能源创造方式。因此在系统运行过程中，必须采取适当的方式对发电机组进行控制，并不断优化和改进。在本文的分析中，主要阐述常见的风力发电机组控制方法，然后从不同的角度探讨风力发电机组控制方法改进策略，以期为相关人员提供有价值的参考，优化风力发电机组控制的方法、效果。
关键词：风力发电机组；机组控制方法；模变结构控制；人工神经网络
在新时代的背景下，世界各国越来越重视节能环保工作。基于此，风力发电技术得到了广泛的应用，一定程度上减少了火力发电对煤炭的消耗而产生的有毒物资，同时也不会对环境产生不良影响。为了提高风力发电系统的稳定性，必须合理设置风力发电机组，同时将相应的控制方法应用在其中。采用此种方式，可以为风力发电系统的运行提供基本保障，全面贯彻节能降耗的思想理念，为改善自然环境状态贡献力量。
1.常见的风力发电机组控制方法
目前，在当前的风力发电机组控制中，有许多有效的控制方式。通过比较发现，失速型风轮机的控制方法和双馈变速恒频型风轮机控制方法较为常见。对此，笔者结合日常工作的经验对两种控制方法进行分析，主要内容如下：
1.1 失速型风力发电机组控制
稳定风轮机控制是风轮机控制中较为常见的一种方法。其中，失速风机控制可分为变桨距失速型和固定桨距失速型两种。在应用两种不同的机组控制方式时，定桨距失速型方式主要展示出风轮叶片失速状态下所产生的作用。因此，能够在风力相对较大的情况下，保证风力发电机组能够对功率进行十分准确的控制。随后，定桨距失速型控制方式便会利用机型之中包含的叶尖扰流器，及时修复极端状态下所产生的停机问题。相比之下，变桨距失速型的控制方式则与定桨距失速型控制方式有明显不同。具体来说，对风力发电机组进行变桨距失速型控制，主要是运用低风速条件下的桨距角，实现对机组运行功率的合理控制。基于此，则可以通过改变叶片桨距角的方式，强化对机组输出功率的控制效果，保证风力发电机组能够更加稳定的运行[1]。
1.2 双馈边变速恒频型风力发电机组控制
在风力发电机组运行期间，如果能够将双馈边变速恒频型风力发电机组控制法应用在其中，则可以对叶片桨距角进行合理的调节。另外，还能够对双馈性发电机进行有效的利用，展现其自身的变速功能，进而在恒频恒压状态下实现电能输出的目的。假设在运行期间实际风速明显低于系统的额定风速，那么双馈边变速恒频型风力发电机组控制方式便会基于叶片转速、桨距角的变化，实现对发电机组运行状态的合理调整、改善，从而保证输出一直在最大的状态下。如果机组实际运行时风速大于额定速率，工作人员可以在合理范围内改变叶片俯仰角度，控制风力涡轮机的功率。基于此，便能够发挥双馈边变速恒频型风力发电机组控制法的作用，保证风力发电机组可以得到有效的控制。因此，可以在根本上提高发电系统运行的安全性，防止风力发电环节出现电压不稳定的现象。
2.风力发电机组控制方法的改进策略
2.1 实施模变结构控制
在应用风力发电机组运行的全过程中，发现其具有较强的非线性系统特征。同时在系统运行的环节中，还有着十分复杂且多变的特点。不仅如此，如果发电机组在运行期间遇到风向变化、负载变化，均会对自身状态产生诸多不良的影响。因此，在风力机的控制过程中，不能用数学模型来建立风力机的控制模型。为了对传统的风力发电机组控制方法进行改进、优化，可以将模变结构控制应用在其中。从整体的角度进行分析，滑变结构控制方式可以规入开关型控制的范围之中，并且控制方式具有明显不连续性[2]。
因此，在对风力发电机组进行预先设定的环节中，必须在相应的空间中实现滑模运动，系统设计的方式大大简化，为员工提供了更多的便利。同时，有效地改善了设计环节，控制了反应速度。在该方式的控制下，额风力涡轮机运行的可操作性得到充分提高，并且还能够满足风力发电机最大功率的相关需求，从而可以实现对风力发电机的有效控制。
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2.2 实施矢量控制
如果将矢量控制方式应用在风力发电机组中，工作人员则可以对风能进行更加全面地跟踪、利用。不仅如此，还可以实现有功功率、无功功率的调节、耦合。从整体的角度进行分析，矢量控制方式具备较强的适应能力、抗干扰能力，可以在最短的时间形成相对有效、稳定的控制过程。此外，双馈电机在矢量控制模式中的应用也比较普遍。但是在实际应用的环节中，因为转子电子流励磁分量的存在，会对风力发电机组运行的稳定性产生十分明显的影响。所以就会限制整个无功补偿量的实际大小。
另外，在实现矢量控制的过程中，还应该将其中存在干扰因素、非线性因素予以排除。在此基础上，可以通过精准的数学模型，对风力发电机组的运行过程进行完善与控制。同时，采用最优控制系统提高风机运行的稳定性，达到优化运行的目的。由此能够发现，将矢量控制方式应用在风力发电机组的控制环节中，能够取得良好的运行效果，可以有效提高系统的整体性能，减少电压、电流不定稳定的现象，保障电力用户的基本权益。
2.3 实施人工神经网络控制
在改进风力发电机组控制方法的过程中，应用人工神经网络控制的方式，其主要的原理是以人类与生物的判断能力、学习表现为前提，实现对系统的有效控制。此种控制方式不但具有较强的适应能力，还有着十分明显的自组织特点。正是因为人工神经网络控制的这些特点，可以在对风力发电机组进行控制的过程中，有效适应不确定的风力、捕捉能力。在此基础上，可以为后续的控制工作提供坚实的基础。同时，还可以推动风力发电机组的控制方式向着智能化、技术化的方向发展。如果从实际工作的角度进行分析，风速预测的准确却性主要受到预测周期、风速测定等因素的影响。因此，假设可以在风力发电机组控制中应用人工神经网络，则会对风速的分析、预测产生有利的帮助。以人工神经网络为前提，工作人员可以结合具体的时间信息，构建一个相应的列序模型，然后对风速的变量进行有效确定。当完成采集风速变量的相关工作以后，工作人员可以运用反向传播神经网络、回归神经网络的方式，对风速进行准确的预测分析。由于风力发电机组系统具有十分显著的非线性特点，因此可以更加全面地彰显人工神经网络控制方式的实用性。也就是说，只要对数学模型进行精准构建，便可以在不稳定的环境中运用人工神经网络对风力发电机组进行控制，使其稳定、高效的运行。
2.4 实施最优控制
在风力发电过程中，机组控制具有明显的特点，即干扰大、非线性。同时，由于风力发电所处的环境存在较强的不确定性，其风速变量也具有不规则的特征因此，不能用精确的数学控制方法对风力机进行控制。针对这一问题，工作人员可以将最优控制方法，应用在风力发电机组的控制环节中，弥补传统控制方式的不足。具体而言，在应用最优控制的过程中，应该运用线性化模型设计的方式进行实现，同时运用周围对应的工作点进行精准把握。这样可以全面提高控制工作的效果。
同时，在应用最优控制方式的过程中，应该结合相应的线性化模型进行设计工作。这一期间，需要对周围的工作点进行最快速度的寻找。除此之外，系统可以结合大范围的内容反馈，精准破解偶线性化的问题，从而对风能、风力进行更加全面地捕捉。另外，对于风力发电机组中存在的无功功率输出、电功率波动较小等方面的矛盾，均可以在最优系统的基础上得到有效的解决。正因如此，可以避免因为线路故障而出现的电压波动问题，提高风力发电机组运行的稳定性。将最优控制方式应用在风力发电机组的控制中，工作人员可以全面掌握自动控制、风能变化等相关的情况，避免在日后的工作中发生其他方面的问题。
结语：综上所述，在风力发电机组的控制中，存在诸多需要进行优化与改进的地方，如果不能第一时间进行处理则会影响系统的稳定性。因此，工作人员必须结合风力发电机组的运行情况，对控制方式进行针对性的改进，强化系统控制的有效性，避免在发电期间出现电压波动问题。只有如此，才能够深化风力发电机组控制方法的作用，满足电力用户对电力稳定性的需求。
参考文献：
[1]张志春. 双馈风力发电机组运行可靠性建模及若干相关问题研究[D].天津大学,2017.
[2]曹成帅. 基于改进PID的风力发电机组独立变桨距控制策略研究[D].新疆农业大学,2016.
[3]任树平. 大型风力发电机组功率与载荷协同控制的优化方法研究[D].沈阳工业大学,2016.
论文作者:殷宝祥
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
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