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风力发电及其控制技术分析1. 引言1.1 背景介绍风力发电是指利用风能驱动风机转动发电机产生电能的一种可再生能源发电方式。
随着全球环境污染问题日益严重，清洁能源逐渐成为人们关注的焦点。
风力发电具有资源丰富、环保无污染、成本低廉等优势，逐渐成为主要的清洁能源之一。
中国是世界上风力发电装机容量最大的国家，风力发电技术也在不断创新和发展。
风力发电技术的发展，控制技术的精进是其中至关重要的一环。
风力发电的控制技术涉及到风机的启停控制、输出功率控制、安全保护等多个方面，对于提高风力发电系统的效率和可靠性起着至关重要的作用。
在当前清洁能源发展的大背景下，深入研究风力发电及其控制技术，分析其现状及发展趋势，对于促进清洁能源的发展具有重要意义。
本文旨在通过对风力发电及其控制技术的分析，探讨风力发电系统的优化方向，为我国清洁能源的发展提供参考，促进风力发电技术的进步和应用。
1.2 研究意义风力发电作为清洁能源的重要形式，具有环保、可再生、经济等优点，对于减少人类对传统化石能源的依赖，减少温室气体排放，推动可持续发展具有重要意义。
风力发电不仅可以提高能源利用率，还可以减轻对环境造成的污染和破坏，对保护地球生态环境具有重要的意义。
风力发电技术的研究意义不仅在于推动清洁能源产业的发展，也在于提高我国能源供给结构的合理性和健康性，促进可再生能源的广泛利用。
风力发电技术的研究还可以促进我国科技进步，提高我国在清洁能源领域的国际竞争力，为我国经济社会可持续发展作出更大的贡献。
深入研究风力发电技术，提高风力发电系统的效率和可靠性，探索风力发电系统的优化方案，对于实现我国能源转型，推动清洁能源产业发展，具有重要意义。
【2000字】1.3 研究目的研究目的是为了深入探讨风力发电及其控制技术在能源领域中的应用，分析当前风力发电系统存在的问题和挑战，探索解决方案和优化策略。
通过研究目的，我们可以更好地了解风力发电原理和技术现状，为提高风力发电系统的效率和稳定性提供理论支持和技术指导。
风力发电及其控制技术分析
风力发电是一种利用风能来产生电力的可再生能源技术。
它是一种环保、清洁、低污
染的能源生产方式，可以有效地减少非可再生能源的消耗，同时也可以降低二氧化碳等污
染气体的排放，对环境保护具有极大的意义。
风力发电技术包括风机、变流器、控制系统等多个组成部分。
风机一般由叶片、风轮、主轴、变速器、发电机、塔架等部分组成。
变流器主要用来将风机产生的交流电转换成直
流电。
控制系统则是整个系统的核心部分，它通过对风机的控制实现了对风力发电系统整
体的运行控制和风机转速的调节，从而实现了发电效率的最大化。
在风力发电系统中，控制系统的设计对于系统的性能和安全运行具有至关重要的作用。
在设计控制系统时，需要考虑风机的转速控制、风机负荷分配、电网连接与功率平衡、系
统的故障诊断等多个方面。
其中，风机转速控制是控制系统设计的重点和难点之一，可以
通过控制电机转矩、检测风速变化等多种方式来实现。
除了风力发电控制系统之外，还有一些与之相关的控制技术，例如风力发电场的无人
机巡航控制、风机桨叶的变形控制等，都是为了提高风力发电系统的效率和可靠性而不断
发展完善的。
网络高等教育本科生毕业论文（设计）题目：风力发电技术综述学习中心：层次：专科起点本科专业：电气工程及其自动化年级： 2012 年秋季学号：学生：指导教师：完成日期： 2012 年月 1日内容摘要风能是一种清洁、实用、经济和环境友好的可再生能源，与其它可再生能源一道，可以为人类发展提供可持续的能源基础。
在未来能源系统中，风电具有重要的战略地位。
人类利用风能已经有数千年历史，现代风电研究与开发也有30多年的历史。
许多国家投入了大量人力、物力对风力发电进行长期研究，这些研究成果使风力发电技术不断得到提高。
风电开发多年来一直保持很高的增长速度，近几年中国的风电装机容量几乎以每年翻一番的速度迅猛发展。
由于风力发电使用的一次能源——风能具有能量密度低、波动性大、不能直接储存等特点，风力发电领域仍然有许多问题需要进一步深入研究。
本论文从全球视角出发，介绍了风能的作用及优缺点，世界风力发电应用现状与前景，世界各国风力发电应用进展、风力发电设备，中国风力发电的特点及发电状况，风力发电应用进展和展望等内容。
关键词：风能；再生能源；风力发电目录内容摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 国内外发展现状 (2)1.2.1 国外风力发电发展现状 (2)1.2.2 我国风力发电发展现状 (2)1.3 本文的主要内容 (3)2 风力发电机 (5)2.1传统的风力发电机 (5)2.1.1 笼型异步发电机 ................................................... 错误!未定义书签。
2.1.2 绕线式异步发电机 ............................................... 错误!未定义书签。
2.1.3 有刷双馈异步发电机 ........................................... 错误!未定义书签。
风力发电及其技术发展综述摘要：风能，作为最为成功的可再生能源，其凭借现有科技水平成为发展最快的清洁能源技术。
随着全球风电的迅速发展，我国也在大力发展风电市场。
本文描述了目前风力发电系统的性能特点和结构形式，并对国内风力发电的现状和世界风力发电的趋势进行了必要的阐述。
同时针对我国大型风电机组的发展状况，指出了大规模发展风电，需要面临的主要问题与挑战。
关键词：风力发电机组；风力发电系统；发展趋势；面临问题1风能利用潜力风能是地球上重要的可再生能源之一，它具有储藏量巨大、可在生、分布广、无污染的特性，是我国乃至世界可再生能源开发利用的重点。
目前，风力发电是风能利用的主要形式，受到各国的高度重视，并且正在飞速发展与热力发电设施有所区别，风力发电不需冷却水，使用风力发电可是公用水系统用水减少17%，等价于不需在建设80GW新的燃煤电厂。
风力发电无需燃烧燃料，更不会产生辐射和空气污染；另外，从经济的角度讲，风力仪器要比太阳能仪器便宜90%多。
我国风能储量相当大，分布面广，甚至比水能还丰富。
合理利用风能，既能解决目前能源短缺的压力，又能解决环境污染问题。
风能还是极为清洁高效的能源。
每10MW风电入网可节约3.73t煤炭，同时减少排放粉尘0.498t、CO29.35t、NOX 0.049t和上SO2 0.078t。
例如，2000年，我国风力发电9.65亿千瓦时，共节煤35万t；2002年德国风力发电170千瓦时，节煤442万t，减少CO2排放1428万t。
我国能源资源虽然丰富但是人均资源先对匮乏，远低于世界平均水平。
2000年全国人均煤，石油，天然气可采储量与人均水电资源占世界平均值的55.4%、11.1%、4.3%和70%。
随着我国经济的快速发展，能源瓶颈对经济发展的制约越来越明显。
预计我国国内能源供应的缺口量，在21世纪初期将超过100Mt标准煤，2030年为250Mt标准煤，到2050年为460Mt标准煤，大约占年供应需求量了10%，因此未来我国能源供应形势不容乐观。
风力发电机及风力发电控制技术综述发布时间：2021-05-28T01:01:49.955Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第4期作者：李春会刘栋[导读] 指出在保证风电控制系统快速，稳定，精确的基础上，综合考虑系统指标，载荷状况，控制成本，研究自主可靠的控制策略是有意义的。
中广核新能源控股有限公司内蒙古分公司内蒙乌兰察布 013550摘要：风力发电系统的复杂非线性动力学特性对控制系统设计和实现提出了高要求.本文从风电机组控制系统构成，动力学特性及控制方案设计等方面综述了国内外研究进展，结合我国大型风电机组国产化进程，探讨了未来风电控制技术的发展趋势，指出在保证风电控制系统快速，稳定，精确的基础上，综合考虑系统指标，载荷状况，控制成本，研究自主可靠的控制策略是有意义的。
关键词：风力发电机；风力发电；控制技术分析引言当前我国发电技术不断进步，可以对天然能量进行有效应用，将其转化为电能，最终实现资源可再生，其发电包括了火力、水力和风力等多种发电技术，而风力发电属于我国应用最多的一种发电技术，风具有很强的可利用性。
因此为了使风力能源得到充分利用，我国风力发电技术得到了快速的发展，对我国风力发电厂建设起到了极大的促进作用，同时积极影响了我国的整体电网技术系统。
1、风力发电机组工作流程我国已经是一个集工业和制造业于一体的大国，其能源消耗量远大于其他国家。
在全球气候变暖的大背景下，能源成为限制我国经济发展的瓶颈之一，如何利用新能源技术补充和逐步代替化石能源变得十分重要。
风力发电场一般是由许多大型风力发电机组构成，就目前设施配置情况而言，常见的风力发电机组由风力机、传动、制动、变桨距系统、发电机以及电子控制系统组成。
风力发电机组的工作原理，将捕获的风能转换为机械能，之后转换为电能进行有效输出。
首先是风机叶片需通过大于3m/s风带动，发电机内部线圈做切割磁感线运动，进而可产生感应电流，储能装置用电能的形式进行储存。
风力发电机及风力发电控制技术综述姜礼龙
发表时间：2019-06-11T17:39:57.053Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：姜礼龙
[导读] 摘要：风能是目前全球发展最快的可再生绿色能源，风力发电系统是将风能转化为电能的关键系统，它直接关系到风力发电的性能与效率。
（我是国华（科左中旗）风电有限公司内蒙古通辽 028000）
摘要：风能是目前全球发展最快的可再生绿色能源，风力发电系统是将风能转化为电能的关键系统，它直接关系到风力发电的性能与效率。
由于风能的能量密度低，具有不稳定性和随机性，控制技术是大型风力发电机组安全高效运行的关键。
本文就风力发电的现状及风力发电机工作原理进行分析，着重探讨风力发电控制技术，提升风力发电经济效益。
关键词：风力发电；控制技术
随着我国经济发展有中低端迈向中高端的转型升级发展，更加各种清洁能源在经济社会发展中的作用、环保价值与开发前景。
作为清洁可再生能源，风能的应用正在我国逐步推进。
但是我国风能研究理论与应用技术落后于欧美国家。
1 风力发电的现状及原理
1.风力发电在能源开发企业中属于重点开发的项目。
历经多年的发展，风力发电获得了较好的成绩。
现阶段风力发电技术发展的现状较为良好。
风力发电技术的单机容量近年一直在增加，能满足更多场合的发电需求。
同时，风力发电技术需要投入较高的成本，日常运营过程中风力发电的运营费用却较少。
另外，随
着能源公司规模的不断发展与扩大，整个发电行业中风能发电的占有比例也随之增大。
从技术发展的层面进行分析我们不难发现，我国现有的市场经济环境中，风电企业从最开始的单存引进阶段到将国外的技术经过革新本土化后应用，最后到自主创新的阶段，当前已经有了基本的技术积累。
尤其是兆瓦级机组在国内市场中的普及，更是标志着我国自主研发能力，已经进入了全新的阶段。
2.风力发电机的工作原理。
风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。
它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。
风力发电利用的是自然能源。
风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。
风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。
然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。
机械连接与功率传递：水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连，将转矩传递到发电机的传动轴，此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。
另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。
2 风力发电控制技术
1.定桨距失速风力发电技术。
定桨距风力发电机迈入风力发电市场是在20世纪80年代中期，其研制成功解决了发电机组的并网问题，运行安全可靠定桨距风力发电机主要是软并网技术、空气动力刹车技术、偏行与自动解缆技术三种技术的结合。
定桨距风力发电机组的特点是桨叶与轮毅固定连接，在风速发生变化时，桨叶的迎风角度不发生变化结合桨叶翼型本身的失速特性，在风速高于额定值时，气流的功角就会达到失速状态，可使桨叶的表面的表面产生紊流，使发动机的效率降低来达到限制功率的目的，风力发动机的这一特性控制发电系统安全可靠，但是为了达到限制功率的目的，导致叶片重，结构复杂，机组的整体效率较低，所以说当风速达到某一限度时必须要停比使用。
发电机转速是由电网频率限制，输出功率由桨叶本身性能限制，当风速比额定转速高时，桨叶能够通过失速调节功能将功率控制在额定值范围之内，其起到重大作用的是叶片独特的翼型结构，在遇到强风时，流过叶片背风面的气流产生紊流，降低叶片气动效率，影响能量捕获，产生失速失速是一个较为复杂的过程，在风速不稳定时，很难得出失速的效果，因此很少用来控制MW级以上的大型风力发电机。
2.变桨距风力发电技术。
从空气动力学角度考虑，当风速过高时，可以通过调整桨叶节距、改变气流对叶片攻角，改变风力发电机组获得的空气动力转知，以保持稳定的输出功率采用变桨距调节方式，风机输出功率曲线平滑，在阵风时，塔筒、叶片、基础受到的冲击较失速调节型风力发电机要小，可减少材料使用率，降低整机重量它能自动调节叶片桨距角度，适应不同风况下功率的调节，特别是使得在接近额定风速附近得功率曲线充实，增加风力发电机的年发电量但其也有一定的缺点，即其需要一套复杂的变桨距机构，变桨距机构的设计要求对阵风的响应速度足够快，以减小由于风的波动引起的功率脉动同时，变桨距执行机构及液压驱动系统较复杂，运行可靠性难以有效保证，其成本也较高。
3.主动失速、混合失速发电技术。
主动失速。
混合失速发电技术是上述两种技术的组合低风速时采用变桨距调节可提高气动效率，使桨距角向减小的方向转过一个角度，增大相应的攻角，加深叶片的失速效应，从而限制风能的捕获这种方变桨距调节不需要很灵敏的调节速度，执行机构的功率相对较小风力发电机组在超过额定风速（一般为14-16m/s）以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风力机的能量捕获，使功率输出保持在额定值附近，同时减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，从而有效避免风力机受到损害这种调节将引起叶片攻角的变化，从而导致更深层次的失速，使功率输出更加平滑。
4.变速风力发电技术。
风力发电机组分恒速恒频风力发电和变速恒频风力发电。
变速风力发电技术是改变了风力机的恒速运动规律，可以根据风速的变化调整运行，保持恒频发电，当风速小时争取获得更大的风能，风速过大时调整储存转化能量，比恒速风力发电机组的实用范围更广泛。
变速风力发电技术可以根据风速的变化保证恒定的最佳叶尖速比，低风速时尽量获取多的风能，以保证平稳输出；高风速时及时调整风轮转速储存能量，避免功率过大当风速变大风能变强时风轮可以吸收储存部分的风能，提高了传动系统的柔性，减轻了主轴承受的应力及扭知通过电力电子装置的作用，变速风力的风能转化为可以输入电网的电能，使风力机组安全平稳的运行，能量传输机构系统也平稳运行。
3 技术发展趋势展望
为提高风力发电效率，降低成本，改善电能质量，减少噪声，实现稳定可靠运行，风力发电将向大容量、变转速、直驱化、无刷化、智能化以及微风发电等方向发展：
1.风力发电机大型化。
这可以减少占地，降低并网成本和单位功率造价，有利于提高风能利用效率。
2.采用变桨距和变速恒频技术。
变桨距和变速恒频技术为大型风力发电机的控制提供了技术保障。
其应用可减小风力发电机的体积、重量和成本，增加发电量，提高效率和电能质量。
3.风力发电机直接驱动。
直接驱动可省去齿轮箱，减少能量损失、发电成本和噪声，提高了效率和可靠性。
4.风力发电机无刷化。
无刷化可提高系统的运行可靠性，实现免维护，提高发电效率。
5.智能化控制。
采用先进的模糊控制、神经网络、模式识别等智能控制方法，可以有效克服风力发电系统的参数时变与非线性因素。
6.采用磁力传动技术和磁悬浮技术，使电机能够“轻风起动，微风发电”。
现有的可再生能源技术中，风力发电技术又最为成熟，我国幅员辽阔，风电产业的发展具备得天独厚的条件，因此对风力发电中的关键技术一风力发电机技术的研究就变得尤为重要，
参考文献：
[1]周朱益磁悬浮风力发电机发展及其控制策略研究[J].电气自动化，2014，（01）：7-11.
[2]汪晓娜，段延芳.风力发电技术发展综述[J].电气开关，2014，（03）：16-19.。
