现代控制技术在风力发电控制系统中的应用研究
发表时间：2019-05-06T10:54:46.953Z 来源：《建筑模拟》2019年第6期作者：易美君
[导读] 现如今，我国能源紧缺，新型发电方式逐渐开发出来，风力发电在近年来运用较为广泛，现代控制技术融入到风力发电中，使得发电效率大大提升。
易美君
新疆新能源研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830026
摘要：现如今，我国能源紧缺，新型发电方式逐渐开发出来，风力发电在近年来运用较为广泛，现代控制技术融入到风力发电中，使得发电效率大大提升。围绕控制技术展开讨论，介绍几种典型的控制技术。相信在科技的发展下，更多的技术会被运用到发电系统中。
关键词：控制技术；风力发电；运用
引言
风力发电在一些风力资源丰富不可再生能源贫瘠的地区已经成为主要的发电方式，也是最重要的一种无污染的发电方式之一，在风力发电的过程中，要对风力发电设备进行监管，控制分析，以免在发电过程中出现一些电力事故，在科学技术高速发展的今天，信息化产业高度发电，并被各个产业高度应用，在风力发电控制系统中，现代信息化控制技术也被广泛应用，是风力发电控制系统的重要技术支持，在现阶段风力发电控制系统中是不可缺少的一部分。
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5WM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控制技术在风力发电系统的运用
2.1微分几何控制技术在风力发电系统中的运用
微分几何作为数学这一学科中的重要组成部分，其主要用来对线性关系进行阐述与表达，在当前社会中的应用较为普遍。由此可知，微分几何控制技术在风力发电系统中的应用主要体现在对线性化控制情况的表达。风力发电控制系统本质上就是一个非线性系统，而其在实际运转过程中势必会受到风能参数的动态化影响。因此，微分几何控制技术在风力发电系统中的运用必须解决非线性关系这一问题，随后再向双馈发电机发挥操作指令，然后结合发电机的反应情况来实现对风力发电控制系统的高效运转，确保有效捕捉风能，满足风力发电生产要求。通过对微分几何控制技术的应用，就能够将风力发电机非线性关系转换为线性关系，将非恒速发电机组控制操作化繁为简。与此同时，微分几何非线性控制技术在风力发电系统中的应用难点在于计算难度较大，且具有一定局限性。
2.2自适应技术在风力发电控制系统中的应用
风力发电作为一种新型的发电模式，在发电控制过程中会涉及到很多的数据，而且传统的控制系统是在风力发电发展初期进行应用的，传统风力发电控制系统灵敏性相对较差，控制措施效果也相对较低，在风力发电过程中，由于控制系统的失误和技术的不足很容易造成电力事故，那时现代化信息化控制技术发展速度较慢，而且应用范围相对较小。随着科学技术的发展，现代化信息化技术的提高，现代化控制技术也被广泛应用，自适应控制技术就是现代化信息化技术高度发展的一种具体的控制技术，自适应控制系统反应灵敏，在控制过程中如果被控制的设备发生变化可以及时进行捕捉，并自动采取相应的控制措施，在风力发电的发展过程中，相关的工作科研人员为了更好地对风力发电系统进行控制，保证风力发电的稳定性，随着科技发展，也在不断的完善风力发电控制系统，但是风力发电的控制系统本身有不完善的地方，控制系统灵活性强，但是灵敏度差，在发生变化的过程中无法及时感应并进行控制，这样就降低了，在这种情况下，自适应的应用很大程度上解决了这种问题，自适应技术其本身是技术水平相对较高的控制手段，其灵敏性和自动化的控制措施很大程度上补充了风力发电系统中相关控制技术的不足，并提高了风力发电控制系统整体的灵敏性，在发生变化时可以及时及时捕捉，采取控制措施，对风力发电工程的发展有积极的推动作用。
2.3主动/混合失速与变桨距在风力发电控制系统中的应用
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。
2.4人工神经网络技术在风力发电控制系统中的应用
人工神经网络称之为非线性映射，具有很强的抗逆能力，具有一定的自组织性，可以学习与适应不确定系统的动态特征，并具有其他系统无法比拟的容错能力。风速是始终处于变化状态的，风速预测既和预测方法有很大关系，也与预测地点与预测周期有很大关系。可使用时间序列神经网络短期风速预测方法，这种方法用时间序列模型对神经网络中输入量进行选择，并使用多层反向传播网络系统预测风速