關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)分析

關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)及風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)分析

Summary：在我國(guó)科研人員對(duì)可再生自然資源的不斷研究和考察中，指出風(fēng)能是一種值得開發(fā)的能源，具有廣闊的前景。對(duì)此，相關(guān)領(lǐng)域的研究人員在提出風(fēng)電生產(chǎn)概念時(shí)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和風(fēng)電生產(chǎn)控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，使我國(guó)風(fēng)電技術(shù)在這方面的實(shí)際應(yīng)用更加廣泛。階段。，而且其技術(shù)開發(fā)也比較成熟。比如我國(guó)目前的信息技術(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域?qū)?yīng)用到風(fēng)電技術(shù)上。對(duì)此，本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和風(fēng)電控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。Keys：風(fēng)力發(fā)電機(jī)；控制技術(shù)；技術(shù)分析引言：本文主要分析了風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電控制技術(shù)應(yīng)用過程中最重要的可變因素和控制技術(shù)的主要類型。希望在本次專題討論中，風(fēng)電科研人員和工作人員能夠明確當(dāng)前對(duì)風(fēng)電的需求，不斷創(chuàng)新我國(guó)風(fēng)電控制技術(shù)，提高風(fēng)能的轉(zhuǎn)換系數(shù)和利用效率。.1風(fēng)電控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀風(fēng)電機(jī)組控制技術(shù)的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)問題上：風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的風(fēng)能是隨機(jī)的、不可控的。風(fēng)速、風(fēng)向和強(qiáng)度隨客觀自然條件的變化而變化，不可控。風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性很大，轉(zhuǎn)子葉片的直徑能夠在一定區(qū)域內(nèi)有效地利用風(fēng)能。該控制技術(shù)用于風(fēng)力發(fā)電所需的并網(wǎng)和離網(wǎng)?，F(xiàn)階段，很多技術(shù)可以應(yīng)用于風(fēng)電生產(chǎn)領(lǐng)域，風(fēng)電生產(chǎn)控制技術(shù)不斷發(fā)展，控制方向多樣化。固定螺距的風(fēng)力發(fā)電機(jī)不能僅靠葉片和輪轂組合來改變，當(dāng)風(fēng)速大于標(biāo)稱風(fēng)速時(shí)，可以通過失速原理限制發(fā)電機(jī)輸出。所謂停滯原理，是指當(dāng)氣流達(dá)到一定的沖擊角時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生渦流。當(dāng)外部因素改變輸出功率時(shí)，葉片的被動(dòng)失速控制不受任何控制，風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。但風(fēng)輪葉片較重，部分部件受力較大，因此發(fā)電機(jī)組的工作效率較低，一些重要部件也容易損壞。2風(fēng)電生產(chǎn)控制技術(shù)2.1電力電子變流器控制技術(shù)該技術(shù)應(yīng)用范圍廣，在大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，應(yīng)用意義重大。風(fēng)能能量轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換后的傳輸效率高，能有效提高無功功率，安全性高。電力電子變流器功率范圍大、運(yùn)行功率高、價(jià)格低，在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中正確加裝PWA整流器仍能控制最大功率，矢量控制有效替代有功和整流無功，促進(jìn)其滿足整流器運(yùn)行要求的能力。PWM整流器可以達(dá)到最大有功功率，根據(jù)要求和標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)置直流環(huán)節(jié)，正確調(diào)節(jié)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的有功和無功功率。2.2風(fēng)輪控制技術(shù)(1)該技術(shù)利用功率信號(hào)反饋進(jìn)行高效控制。在風(fēng)輪的實(shí)際運(yùn)行模式下，功率與實(shí)際風(fēng)況相同。通過詳細(xì)分析功率比，合理繪制最大功率曲線，可以通過電流信號(hào)控制風(fēng)輪的運(yùn)行。在實(shí)際使用該技術(shù)時(shí)，需要詳細(xì)對(duì)比分析系統(tǒng)的最大功率和目標(biāo)輸出功率，計(jì)算出兩者的具體差異，進(jìn)而合理調(diào)整風(fēng)輪槳距，提高整體性能。風(fēng)輪的實(shí)際運(yùn)行功率。風(fēng)電機(jī)組控制技術(shù)具有成本低的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的不足，在風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行過程中難以獲得最大功率曲線。⑵葉尖速比控制。風(fēng)輪葉尖在實(shí)際旋轉(zhuǎn)過程中，風(fēng)作用于其上并形成線速度，即葉尖的速度。葉尖速比有效地及時(shí)識(shí)別葉尖速和風(fēng)速比，可以更好地控制葉尖速比，從而有效控制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。但由于風(fēng)速不同，難以有效確定最佳葉尖速比，必須合理調(diào)節(jié)葉尖速度，控制轉(zhuǎn)子??轉(zhuǎn)矩，有效調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子外緣速度，進(jìn)一步提高和優(yōu)化葉尖速比。2.3定槳距失速風(fēng)力發(fā)電技術(shù)定距風(fēng)機(jī)的應(yīng)用可以有效解決風(fēng)機(jī)并網(wǎng)、運(yùn)行安全可靠等問題，主要采用軟并網(wǎng)、空氣制動(dòng)、自動(dòng)卸載等技術(shù)。安裝時(shí)葉片的槳距角是固定的，市電頻率對(duì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速有一定的限制，輸出功率受葉片本身特性的限制。當(dāng)自定義大于標(biāo)稱轉(zhuǎn)速時(shí)，刀片可通過停止控制自動(dòng)保持標(biāo)稱輸出功率。通常，由于葉片獨(dú)特的翼型結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)風(fēng)的影響下，氣流流過葉片的保護(hù)面而發(fā)生絮凝。降低葉片的氣動(dòng)效率，對(duì)捕獲的能量有一定的影響，進(jìn)而引起失速現(xiàn)象。失速是一個(gè)非常復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)過程，對(duì)于不穩(wěn)定的風(fēng)，很難更準(zhǔn)確地計(jì)算失速效應(yīng)，在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制中很少使用。3控制風(fēng)電生產(chǎn)的技術(shù)措施3.1定距調(diào)整技術(shù)定距控制技術(shù)要求葉片附在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的輪轂上。如果葉片停止，就可以控制最大功率值，達(dá)到控制風(fēng)電質(zhì)量的目的，這就是固定風(fēng)電生產(chǎn)機(jī)是如何工作的。該技術(shù)源自丹麥的風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)。它利用機(jī)翼的翼型失速理論，可以使來自迎角的氣流在額定風(fēng)速下推動(dòng)機(jī)械裝置達(dá)到一定值，從而使機(jī)翼表面出現(xiàn)渦流。，并且可能會(huì)降低效率，實(shí)現(xiàn)功率限制。定槳距控制技術(shù)已被世界多家先進(jìn)制造商采用，生產(chǎn)多臺(tái)大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，行業(yè)利用率高達(dá)70%。3.2變槳控制技術(shù)變槳距控制技術(shù)所具備的風(fēng)力機(jī)變槳距控制功能是通過改變縱軸葉片來實(shí)現(xiàn)的。維斯塔斯風(fēng)力渦輪機(jī)可以在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究。技術(shù)調(diào)整階段分為三個(gè)階段：第一階段是啟動(dòng)階段。如果變高風(fēng)力機(jī)的風(fēng)力機(jī)正在運(yùn)行，則固定葉片的槳距角的計(jì)算是增量進(jìn)行的。此時(shí)，需要調(diào)整俯仰角。如果已達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的0.5倍，則必須充分調(diào)整槳距角。這樣，風(fēng)力渦輪機(jī)可以處于可調(diào)節(jié)的速度并執(zhí)行連接到電網(wǎng)的發(fā)電功能。進(jìn)入第二階段，風(fēng)速低于標(biāo)稱風(fēng)速，其功率完全取決于機(jī)翼的氣動(dòng)性能。根據(jù)風(fēng)速大小調(diào)整發(fā)電機(jī)滑塊，使其盡可能以最佳葉尖速比運(yùn)行，以優(yōu)化輸出。3.3連接到電力生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)包括同步風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)和異步風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)。同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)技術(shù)是指將風(fēng)力發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)的功能集成在同步運(yùn)行模式下，不僅可以同時(shí)產(chǎn)生有功功率，還可以為發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生無功功率，使整個(gè)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，在一定程度上優(yōu)化了電能質(zhì)量。在我國(guó)電力系統(tǒng)中，很多電力系統(tǒng)選擇使用同步發(fā)電機(jī)。異步風(fēng)力發(fā)電廠是指風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功能組合。單元制對(duì)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的精度要求不高，只需要保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速盡可能一致，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)相關(guān)的控制裝置也比較容易實(shí)現(xiàn)。之后，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)就比較可靠了。然而，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)技術(shù)存在一定的技術(shù)缺陷。3.4智能技術(shù)控制3.4.1模糊控制技術(shù)的應(yīng)用模糊控制技術(shù)是應(yīng)用智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制。模糊控制技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)是它使用數(shù)字語言規(guī)則來表達(dá)專家的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)知識(shí)，不依賴于控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。所以它不受非線性因素的影響。效果。如果出現(xiàn)異常情況或風(fēng)險(xiǎn)，可以通過調(diào)整參數(shù)來解決。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個(gè)具有隨機(jī)性的非線性系統(tǒng)，因此采用模糊控制方法更為合適。3.4.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)風(fēng)電生產(chǎn)系統(tǒng)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，通過觀測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)風(fēng)速變化。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對(duì)變槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以改變Cp-λ特性曲線，捕獲風(fēng)能，降低機(jī)械負(fù)載力矩。根據(jù)風(fēng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性和風(fēng)速數(shù)據(jù)形成自適應(yīng)控制模型，利用智能技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，明確規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未來數(shù)據(jù)和無法直接觀察到的數(shù)據(jù)，從而控制工業(yè)過程。結(jié)論：風(fēng)能在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平中發(fā)揮著重要作用。人們必須高度重視風(fēng)電控制技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用，才能有效解決風(fēng)電行業(yè)的問題。我國(guó)應(yīng)在加大風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)創(chuàng)新力度的同時(shí)，引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備，實(shí)施技術(shù)裝備聯(lián)合創(chuàng)新開發(fā)，積累更多工作經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展。Reference[