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摘要：风力发电技术作为电力能源技术体系的重要组成部分，其中的电气控制技术将直接影响到风力发电厂的稳定运行。
关键词：恒频风力发电机；电气控制；现状
1 前言
风力发电技术经过不断的完善和创新，逐渐成为新型清洁能源中重要组成部分，增速处于第一位。但是，较之国外的风力发电技术而言，我国的风力发电技术水平还处于一个较低水平，尤其是在风力发电整体设计和调速调频等技术还不够成熟。故此，如何能够有效提升风力发电成效，优化风力发电过程，加强风力发电控制技术分析是十分有必要的。
2 风力发电的现状问题
2.1 风力发电系统设备不完善
根据现状来看，许多风力发电系统的建设较为注重核心功能设备的安装，对于一些辅助性功能的设备存在一定疏忽，导致许多功能作用无法得到充分发挥，这种复杂动态也不利于风力发电系统的电气控制作业。同时，我国风力发电系统模型主要分为非线性模型和线性模型，其中非线性模型具有极高的复杂性，相比线性模型还存在着较高的不成熟型，不利于电气控制工作的有效展开。而线性模型的应用方向适用于传统风力系统，通过提高风能捕捉量对发电机的重要属性进行调节和控制，这种方法具有一定的简单性，但是其工作范围和工作环境存在一定局限性，而且传统的电气控制技术已经无法满足于风力发电系统的发展需求，极大阻碍着风力发电系统的持续发展。
2.2 外界因素的不利影响
在风力发电系统的运行过程中，除了发电设备自身的故障问题会影响到发电系统的稳定运行，还存在着诸多外界因素的不利影响，主要包括有自然因素和人为因素。就自然因素来说，一般风力发电系统的建设都处于高水平面的地理环境，这些地方的温度、大气压、雷雨以及湿度等自然因素的变化较为极端，不仅会影响到风力发电系统的稳定运行，在很大程度上也会造成风力发电系统的损坏，严重影响到风力发电系统的正常运行。就人为因素来说，风力发电系统的控制工作具有较高的复杂性和专业性，若是工作人员不具备相应的专业能力和工作意识，在实际工作中很容易出现违规操作或疏漏操作，不仅无法有效保证风力发电系统的安全性能，也会造成诸多的不利影响，甚至是直接导致风力发电系统的故障问题。
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3 双馈型风力发电机系统的模型和控制方法
3.1 双馈风力发电机系统的运行原理
在无刷双馈风力发电机系统中，发电机是转化风能的核心部分，在某种程度上和绕组式异步电机存在相似之处。其最大特点是变流器在转子电路中，因此处理额定功率时只处理转差的部分就可以了，因此变流器的损耗相对比较少，整个系统的效率也较高。
3.2 双馈风力发电系统的控制系统
(1)定子磁场定向矢量控制。目前，在无刷双馈型电机的控制策略中主要是矢量控制，这种控制策略具有很好的性能。因为有不同矢量定向的存在，所以矢量控制可分为定子磁场定向和电网电压定向两种类型。其中前者可以完成整个去藕控制，而后者只能完成部分去藕控制。
(2)网侧PWM变流器矢量控制策略。在PWM型变流器的数学模型中，交流量是时变的，所以无法设计控制系统。但是，对PWM型整流器进行变换坐标就能够对交流量去藕控制。因为PWM型变流器的主要靠电网供电，所以可以将相对静止的三相ABC坐标转换成根据电网的基频旋转的dq坐标，并实现设计简化。
4 风力发电系统的智能控制
4.1 滑模变结构控制
模糊变结构控制是一种较为前沿的非线性系统，在系统运行过程中可能由于风向变化和负载变化，所以无法建立更加精准的数学模型进行控制。模糊变结构控制相当于一种连续开关型控制技术，在满足系统运行条件基础上，在特定空间内运动，系统对参数变化不敏感、响应速度快以及设计简单的特点，确保系统可以安全稳定运行，提升风力发电机控制水平。
4.2 矢量控制控制
矢量控制主要是在双馈电机控制系统中应用，实现风能的最大效率利用，此种技术可以实现有功功率和无功功率的独立解耦调节，抗干扰能力强，可以实现风力发电机组的稳定控制。但同时，此种技术由于转自电流励磁分量多少会对发电机组运行稳定带来影响。通过收集得到的数据信息，应用现代化智能控制技术的同时，还要注重数据信息的深层次挖掘，把握数据规律，在此基础上对于无法观测的数据进行预测和分析，实现对风力发电运行过程的有效控制。
5 风力发电电气控制技术及其应用实践
5.1 定桨距失速风力发电技术应用实践
为处理好风力发电机组在运转过程中必须并同的现实问题，上个世纪后期，我国相关人员已经在传统风力发电技术的基础之上，研究出了定桨距失速风力发电技术，有效提高了风力发电过程的稳定性。该技术在实际应用的过程中，需要实现对其风力发电机组的功率进行限定，其叶片的构造相对比较复杂，且有一定的重量。该技术的在风力发电过程中的应用，虽然有效解决了发电过程的稳定性问题，但是由于其本身结构的限制，在发电的过程中需要消耗大量的无用功，机组的运作效率大多不高，所以该技术现今大多应用于级数较低的小风环境之中。而就该技术的发展来看，必须处理好功率限制问题，以此提高拓宽其应用范围。
5.2 变桨距失速风力发电技术应用实践
该技术在风力发电过程的应用能够有效解决原本风力发电机组输出功率不高的现实问题，能够通过改变原本叶片倾角的方式，提高风能的利用效率。另外，该技术的应用可以以更换材料的方式进一步降低原本扇叶的重量，这不仅可以降低其所做无用功的比例，还可以降低对应的冲击荷载。但是，由于该技术减轻了设备的质量，所以其在变桨距运转的过程中，很有可能出现失稳问题，在其后期维护过程中也需要花费大量的人力物力资源，但伴随着国内电气控制技术水平的不断提升，该问题必然会逐渐得到缓解。
5.3 主动失速风力发电技术应用实践
主动失速发电技术也可以称之为混合失速风力发电技术，该技术实现了上文所述定、变桨失速风力发电技术的有机整合，能够根据风速以及风向的变化合理调整桨距角，有着极高的能量转化效率。但是，该技术在应用的过程中极有可能出现较为严重的失速问题，会在一定程度上制约功率的输出，显然是不利于其发电过程电气控制的。对此，必须切实加强对该技术的改进工作，以此全面发挥该控制技术的现实价值。
5.4 变速风力发电技术应用实践
该技术基于变速运动原理，能够打破电机原有恒定速度运转对风能转化效率的影响，进而其发动机组能够根据风力的变化及时调整其运转速率，可以有效提高发电过程的稳定性。该技术的应用，能够使发电机组运转速率实现动态化的转变。比如在风数等级较高时，能够根据有效实现对风轮转速相应指标的高效控制，这就可以避免由于功率过大所导致的过电压问题，可以进一步保障其电机组运转的稳定性。而在风速等级较低的情况下，其能够根据风力特征，通过调整浆角等方式，尽可能的实现对风力的捕捉，进而保障其实际需求。该技术的应用打破了传统单一模式电气控制的束缚，提高了风力发电过程中电气控制的实际成效。由此，不难得出，变速风力发电必然是未来风力发电的重要发展方向，我国相关人员也需要注意这一点，以此保障该类技术的应用效果。
6 结语
风力发电技术经过不断的完善和创新，逐渐成为新型清洁能源中重要组成部分，增速处于第一位，有助于推动社会进步和发展，带来更大的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]刘细平，林鹤云.风力发电机及风力发电控制技术综述[J].大电机技术，2016（3）：17-20，55.
[2]王敏，马鹏飞.风力发电机及风力发电控制技术综述[J].城市建设理论研究（电子版），2016（35）：376-377.
论文作者:王亚倩,魏华艳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/13
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