风力发电机及风力发电控制技术综述刘涛
发表时间：2018-05-14T10:53:29.810Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：刘涛
[导读] 摘要：随着现代社会经济的迅猛发展，世界能源发展也在逐步的改变，目前面临着资源紧张、环境污染、气候变化的三大难题。
（国华（通辽）风电有限公司内蒙古通辽 028000）
摘要：随着现代社会经济的迅猛发展，世界能源发展也在逐步的改变，目前面临着资源紧张、环境污染、气候变化的三大难题。在我国风能发电可再生资源中作为广泛的运用，如太阳能、生物质能、地热能、海洋能等，在自然界都可循环再生资源，这些都是与人类紧密相连的能源。这些取之不尽，用之不竭的能源可谓是一项朝阳产业，本文主要对现在风力发电技术和风力发电机原理进一步分析入手，并对我国风能发电机的特点进一步的探讨与研究。
关键词：风力发电机；可再生能源；控制技术；探讨研究
前言
随着风力发电技术水平的提高，风力发电由早期的直流发电机、笼型异步发电机等演变为当前的低速直驱永磁同步发电，风能是一种可再生、永不枯竭、无污染且储量巨大的绿色可再生能源。相对而言风能的利用比较简单，不同于其他能源的利用那么复杂，因此，风力发电机整体的技术进步使变速恒频风力发电也得以实现，根据当地的实际情况合理利用风力发电，具有重要的现实意义。所以我们应该不断加强风力发电技术的探索和实践，为我国的经济发展提供能源保障。
1 风力发电机及风力发电控制技术发展现状
风力发电系统主要由风轮、齿轮箱、发电机、功率变换器、变压器等部分构成，因此风力发电机是风电系统中实现风能转换为电能的核心部件。对于不同类型的风力发电机，控制单元会有所不同，但主要是因为发电机的结构或类型不同而使得控制方法不同的方案。根据目前风力发电技术不断地提高，更有利于的促进了风力发电整体技术的进步，也成为当前风力发电系统的主流。
2 发展技术前景
2.1 目前，风力发电机组中的发电机一般采用高滑差异步发电机和变速恒频的双馈异步发电机，目前全国各地正朝着怎样增大单机容量，减轻每单位容量的自重大型风力发电机组，来提高转换效率的方向发展，这样就可以使机组的运行风况范围大大增加，但同样的发电机的效率是不会降低的。因此，各国研究人员为了提高风力发电机组的效率和可靠性、降低大型发电机的制造难度等各个角度出发，提出有效的地商业化潜力的风力发电机，并且发出电能的频率也符合电网要求，使发电机组的噪声降低，达到一定的可靠性。
2.2 同步发电机的并网一般有两种方式，一种是交并网，控制技术主要交任务是对最佳叶尖速比的测量监控，另一种是准同期直接并网，这种方法在大型风力发电中极少采用，控制技术主要交任务是对最佳叶尖速比的测量监控。如果以异步发电机为主流的发电机，其结构简单、坚固耐用、价格便宜等优点，被作为电动机广泛使用。但也有自身的缺点，由于运行范围窄、功率因数较低等，发展空间也有限。如今，大型风力发电厂一般都采用变速风力发电机组，关键技术则是利用了绕线型异步发电机或同步电机，使得机组在允许风速的任何情况下都可以获得理想的功率输出。
2.3 根据以上分析，部分国外学者也提出了永磁异步电机的概念，不仅具备了效率高、功率密度高、功率因素高等优点，而且在实际运行中也提高了功率因数和发电效率，大大的降低了维护成本。至今，永磁异步电机具备广阔的发展前景；在实际应用中越来越受到关注，并得到广泛的运用。
2.4 风能是一种可再生、永不枯竭、无污染且储量巨大的绿色可再生能源。目前风力发电已经成为世界各地的发展重点能源之一，近年来，风力发电系统的不断增加，风力发电机与发电系统共同发展，相互促进，使各种新型化的风力发电机和控制系统不断的流向社会，总之，风力发电机的制造也会成为新兴的制造产业，更快的促进风力发电机控制技术的发展前景。
3 风力发电掌控技术
3.1 定桨距失速风力发电技术
对于变桨距叶片运行的方式：它主要是改变叶片剖面攻角，依据对桨距角的改变。如何适应风速的变化，是在其低风速运行的状态下最大限度的发挥风能的利用价值，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，提高气动输出的性能，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。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，要降低叶片的气动性能，可以对攻角进行改变，降低叶片在高风速运行下的功率，从而达到在低功率下进行调速的目的。
3.2 变桨距风力发电技术
在并网过程中，变桨距控制还可实现快速无冲击并网，一方面保证获取较大的能量，另一方面减少风力对风力机的冲击，在并网过程中，快速无冲击并网还可使用变浆距控制，变桨距控制系统与变速恒频技术相配合，最终会提高整个风力发电机系统的发电效率和电能质量。如果要增加风力发电机的年发电量也会存在一定的缺点，不仅需要具备一套相对复杂的变浆距机构，并且在变浆距结构的设计上也会有一定的要求，要对阵风的响应速度足够快，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，如果以减小由于风的波动引起的功率脉动同时，其成本也会随之翻倍。所以以上所述，在使用电动变桨距系统就是可以允许三个桨叶独立实现变桨，它提供给风力发电机组功率输出和足够的刹车制动能力，这样还可以避免对过载风机的破坏。
3.3 混合失速/主动失速发电技术
风力发电在并网的过程中也是一个操作起来极其复杂的非线性工作，并且风力发电机组存在着随机扰动大、不确定因素过多，还有难以准确的描述并网特性的各个特点。所以根据反馈量的多少，在规定的并网时间内，可使导通角逐步增加，电机的定子电压逐步提高，使之达到软并网、限制电流的目的。在并网过程结束机组进入正常工作状态，上述两种技术的组合也就是所谓的混合失速/主动失速发电技术。
4 风力变速发电技术
4.1 风能本就是绿色、环保、无污染的可再生资源，由于其本身稳定性较差，无法正常控制风速等特性。所以在利用风能发电时，根据风向的变化性和风机叶不断的变化，一定要合理利用并掌控好操作技术，否则会影响风能发电的工作效率，影响用电质量。做好调整工作，考虑发电机在运行时会出现的各种变化，完全可以保证风能发电的最大化利用。另外，在我国目前的风能发电机控制系统中，最常采
