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

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

Summary：在我國科研人員對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。對此，相關(guān)領(lǐng)域的研究人員在提出風(fēng)電生產(chǎn)概念時，對風(fēng)電場和風(fēng)電生產(chǎn)控制技術(shù)進行了詳細的分析，使我國風(fēng)電技術(shù)在這方面的實際應(yīng)用更加廣泛。階段。，而且其技術(shù)開發(fā)也比較成熟。比如我國目前的信息技術(shù)、空氣動力學(xué)等領(lǐng)域?qū)?yīng)用到風(fēng)電技術(shù)上。對此，本文對風(fēng)力發(fā)電機組和風(fēng)電控制技術(shù)進行了深入研究。Keys：風(fēng)力發(fā)電機；控制技術(shù)；技術(shù)分析引言：本文主要分析了風(fēng)電機組和風(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)前對風(fēng)電的需求，不斷創(chuàng)新我國風(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)電機組控制技術(shù)的重要性主要體現(xiàn)在以下幾個問題上：風(fēng)電機組產(chǎn)生的風(fēng)能是隨機的、不可控的。風(fēng)速、風(fēng)向和強度隨客觀自然條件的變化而變化，不可控。風(fēng)力發(fā)電機轉(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)電機不能僅靠葉片和輪轂組合來改變，當(dāng)風(fēng)速大于標稱風(fēng)速時，可以通過失速原理限制發(fā)電機輸出。所謂停滯原理，是指當(dāng)氣流達到一定的沖擊角時，就會產(chǎn)生渦流。當(dāng)外部因素改變輸出功率時，葉片的被動失速控制不受任何控制，風(fēng)力渦輪機系統(tǒng)得到簡化。但風(fēng)輪葉片較重，部分部件受力較大，因此發(fā)電機組的工作效率較低，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、運行功率高、價格低，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，促進其滿足整流器運行要求的能力。PWM整流器可以達到最大有功功率，根據(jù)要求和標準合理設(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)利用功率信號反饋進行高效控制。在風(fēng)輪的實際運行模式下，功率與實際風(fēng)況相同。通過詳細分析功率比，合理繪制最大功率曲線，可以通過電流信號控制風(fēng)輪的運行。在實際使用該技術(shù)時，需要詳細對比分析系統(tǒng)的最大功率和目標輸出功率，計算出兩者的具體差異，進而合理調(diào)整風(fēng)輪槳距，提高整體性能。風(fēng)輪的實際運行功率。風(fēng)電機組控制技術(shù)具有成本低的優(yōu)點，但在實際應(yīng)用中存在一定的不足，在風(fēng)電機組運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識別葉尖速和風(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)電機組的運行。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)機的應(yīng)用可以有效解決風(fēng)機并網(wǎng)、運行安全可靠等問題，主要采用軟并網(wǎng)、空氣制動、自動卸載等技術(shù)。安裝時葉片的槳距角是固定的，市電頻率對發(fā)電機的轉(zhuǎn)速有一定的限制，輸出功率受葉片本身特性的限制。當(dāng)自定義大于標稱轉(zhuǎn)速時，刀片可通過停止控制自動保持標稱輸出功率。通常，由于葉片獨特的翼型結(jié)構(gòu)，在強風(fēng)的影響下，氣流流過葉片的保護面而發(fā)生絮凝。降低葉片的氣動效率，對捕獲的能量有一定的影響，進而引起失速現(xiàn)象。失速是一個非常復(fù)雜的空氣動力學(xué)過程，對于不穩(wěn)定的風(fēng)，很難更準確地計算失速效應(yīng)，在大型風(fēng)力發(fā)電機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，達到控制風(fēng)電質(zhì)量的目的，這就是固定風(fēng)電生產(chǎn)機是如何工作的。該技術(shù)源自丹麥的風(fēng)力渦輪機技術(shù)。它利用機翼的翼型失速理論，可以使來自迎角的氣流在額定風(fēng)速下推動機械裝置達到一定值，從而使機翼表面出現(xiàn)渦流。，并且可能會降低效率，實現(xiàn)功率限制。定槳距控制技術(shù)已被世界多家先進制造商采用，生產(chǎn)多臺大型風(fēng)力發(fā)電機組，行業(yè)利用率高達70%。3.2變槳控制技術(shù)變槳距控制技術(shù)所具備的風(fēng)力機變槳距控制功能是通過改變縱軸葉片來實現(xiàn)的。維斯塔斯風(fēng)力渦輪機可以在這個領(lǐng)域進行研究。技術(shù)調(diào)整階段分為三個階段：第一階段是啟動階段。如果變高風(fēng)力機的風(fēng)力機正在運行，則固定葉片的槳距角的計算是增量進行的。此時，需要調(diào)整俯仰角。如果已達到額定轉(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。進入第二階段，風(fēng)速低于標稱風(fēng)速，其功率完全取決于機翼的氣動性能。根據(jù)風(fēng)速大小調(diào)整發(fā)電機滑塊，使其盡可能以最佳葉尖速比運行，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)電機組并網(wǎng)技術(shù)和異步風(fēng)電機組并網(wǎng)技術(shù)。同步風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)技術(shù)是指將風(fēng)力發(fā)電機和同步發(fā)電機的功能集成在同步運行模式下，不僅可以同時產(chǎn)生有功功率，還可以為發(fā)電機組產(chǎn)生無功功率，使整個系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，在一定程度上優(yōu)化了電能質(zhì)量。在我國電力系統(tǒng)中，很多電力系統(tǒng)選擇使用同步發(fā)電機。異步風(fēng)力發(fā)電廠是指風(fēng)力發(fā)電機組和異步風(fēng)力發(fā)電機組的功能組合。單元制對異步風(fēng)力發(fā)電機的精度要求不高，只需要保證發(fā)電機轉(zhuǎn)速和同步轉(zhuǎn)速盡可能一致，異步風(fēng)力發(fā)電機相關(guān)的控制裝置也比較容易實現(xiàn)。之后，整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)就比較可靠了。然而，異步風(fēng)力發(fā)電機的并網(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)實現(xiàn)控制。模糊控制技術(shù)的一個重要特點是它使用數(shù)字語言規(guī)則來表達專家的經(jīng)驗和相關(guān)知識，不依賴于控制對象的數(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，可以通過調(diào)整參數(shù)來解決。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)是一個具有隨機性的非線性系統(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)，通過觀測風(fēng)速數(shù)據(jù)預(yù)測風(fēng)速變化。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器對變槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進行控制，可以改變Cp-λ特性曲線，捕獲風(fēng)能，降低機械負載力矩。根據(jù)風(fēng)機的動態(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)對數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，明確規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上預(yù)測未來數(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)能在我國社會經(jīng)濟發(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。我國應(yīng)在加大風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)創(chuàng)新力度的同時，引進先進設(shè)備，實施技術(shù)裝備聯(lián)合創(chuàng)新開發(fā)，積累更多工作經(jīng)驗，推動風(fēng)力發(fā)電技術(shù)不斷進步和發(fā)展。Reference[