风力发电机及风力发电控制技术

风力发电机及风力发电控制技术

雷印坤

山东发展投资控股集团有限公司

摘 要：近些年来对清洁能源利用效果的不断开发，风力发电机与风力发电控制技术也成为许多学者研究的内容与方向，而风力发电机组本身是依照其定桨距失速控制以及变桨距失速控制等技术实现控制效果的，在发展的过程中只有依照现阶段的技术，基于模糊控制、神经网络控制、滑膜变结构控制以及矢量控制等模式理念实现对风力发电的控制效果，推进风力发电控制技术的应用情况，提高风力发电控制的智能化，才能更进一步的提高风力发电的质量与效果。

关键词：风力发电；发电控制技术；智能控制

引 言

风力发电机以及风力发电控制技术的应用实现了对风能等可再生资源的有效利用，对于风能的开发与利用，是因为它在给我们的生活带来资源的同时又不会对我们的自然生态环境造成影响，因为它是一种清洁的可再生资源。

风力发电是一种新型的能源发电方式，通过风力发电机与风力发电控制技术的有效应用可以推动风力发电智能控制系统的建设，进而在我国的能源利用事业上起到重要的推动作用，推动其社会经济、环保价值的提高，有效的实现对发电效果与发电质量的控制。

现阶段我国所重点使用的风力发单及主要依照的是定桨距风机等技术，在风力发电机及更多新技术的应用中仍然不够成熟，因此应当基于定桨恒频、变速等进行深入研究，更好地引入互联网、计算机等先进技术，实现对风力发电机效率质量的提高，有效的提高其经济效益与环保效果，推动我国风力发电事业的发展与进步。

1、风力发电机发展的目前状况

风力发电机在风能的转化中发挥着不可替代的作用，它实现了风能到电能之间的转化。在风力发电系统中最重要的构成部分是齿轮箱等相关部件，并且随着技术的不断革新与研发突破，风力发电机以及风力发电控制技术也经历了一个变化的过程。风力发电机的发展经历了一个由直流发电机到笼型异步发电机再到双馈发电机直至低速直驱永磁同步发电机的发展历程。

以此同时，发电机的技术水平也得到了有限提升，使得风力发电的效率也有了很大的提升。例如：随着双馈异步发电机技术的不断完善，它实现了风力发电的变速恒频，这类发电机的使用能够对于风速的变化进行相应的调整，它能根据自身的性能特点充分的储存风能等可再生资源。

2、风力发电机技术的未来发展趋势

如今在风力发电机的发展中，高转换效率的特点已成为各国在风力发电机技术追求的重点。排除以上我们所说的各种发电机，每个国家的相关研究人员还分别从风力发电机效率和可靠性、以及发电机的制作方面出发，对发电机的性能等方面进行了相关改造，在改造过程中也发现了一些能够获得更大利益的发电机。

异步发电机本身由于具有结构简单、坚固耐牢、价格低廉等优势而被当做电动机常常使用。然而它本身因为自身运行范围窄、功率因数低等劣势，使得其发展的空间特别狭小。双馈异步发电机在变速恒频风力发电系统中发挥着不可替代的作用，也就是在变速恒频风力发电系统中，必须要有齿轮箱的存在。所以齿轮箱的质量问题就会关系到整个风力发电系统的安全与效率。电刷和滑轮在双馈异步发电机中也是非常重要的，它在很大程度上减小了该系统的安全性，并且使生产成本也大大增多。

综合以上方面的缺点，国外的相关专家则提出了永磁异步发电机的理念，永磁异步发电机突破了以往发电机中由于齿轮箱所引发的问题，减小了由于齿轮箱的质量问题而引发的整个发电系统的危害。并且在实际操作中也会提高发电机的功率因数和发电效率，有效的节约了生产成本，所以说它的未来发展方向是特别明确的。

值得提出的是，在最近的发电机发展中，无刷双馈发电机充分吸收了前两者发电机的优势，并且在实际的使用中也被更多的人所重视。各种风力发电机的使用都会对风能资源的开发产生一定的影响，这种影响中可能有利影响与不利影响都存在，但是它对风能的开发确实有用的。风力发电系统的完善也有利于风能资源的有效开发。

风力发电机与风力发电系统存在着密切的联系，它们两者之间相互依存，相互推动。而且在近几年的发展中风力发电系统在容量上得到了很多的提升，在风能发电领域的技术研发与创新，不可避免的会推动相关风力发电机设计水平的提升，而且不同型号的不同种类的风力发电机以及相关控制系统也不断的被研发出来，使得我们对于风力发电机的选择上有了更大的选择空间。

3、关于风力发电技术的相关探究

3.1、定桨距失速风力发电的相关技术探讨

定桨距风力发电机的研发对于更好的开发风能资源提供了有利条件，它有效的解决了关于发电机组所面临的并网问题。定桨距失速风力发电机能够有效地对风速的突然变换作出反应，以便更好地对风能资源进行合理的有效开发，定桨距失速风力发电机的性能是得到了更好的优化的，实现了当风速大于规定的数值时，气流的功角仍保持在失速的状态，而这时的桨叶的表面就会有紊流的出现，以通过降低风力发电机的效率来限制功率的变化。

这项发电技术的特性使得它的控制系统的安全性能高，但往往由于限制功率也会造成叶片过重，结构复杂，导致发电机的工作效率有可能会降低。所以当风速有所变化时应进行相应的调整，风力发电机的速度有时会受到电网频率的影响。而桨叶本身的特点又制约着发电机的输出功率，所以当风速超过额定值时，桨叶由于其自身的失速性能进行相应的调节，对于风力发电机的设计应与风速的变化相适应，从而收获相应的能量，失速的产生必须具备相应的条件下，当风速由于某些原因变化多端时，这时也许就不会出现失速的现象。

3.2、变桨距风力发电技术的相关分析

根据相关空气动力学的知识对于风力发电技术进行有效分析。风速过快的情况下，我们可以根据风速对桨叶之间的节距、气流对叶片功角以及风力发电机组获得的空气动力等方面的改善来进行相关风力发电机技术的研究与开发。从这些方面进行改善能有效的实现输出功率的稳定。变桨距风力发电技术能在功率的变化上做出相应的改变，当风速突然变得特别快的时候，它的风力发电机与失速风力发电机相比由于受到叶片等冲击可能要小，所以对于使用材料的消耗也会随之降低，进而它的材料的更换费用也会有所减少，从而整个发电机机组的重量都会有所减轻。

这项变桨距风力发电技术能有效根据风速的变化以调节功率的变化对叶片的桨距进行相应的调节。尤其是在风速快要接近额定的风速时，它的功率曲线会变得更加充实，由此风力发电机的发电量也会有所增加，进而年发电量增大。这项技术的使用必须依赖复杂的变桨距机构，这项机构的设计必须要对阵风的变化具有过快的灵敏性，这样可以有效避免因为风速的突然变换而造成一些不必要的损失，但是同时由于变桨距的执行机构以及液压驱动系统的繁杂等特点，使得其的安全性无法得到有效保障，并且它的运行成本也是非常高的。

结束语

关于风力发电机的发展以及风力发电系统，我们都应该有一个清晰的了解与认识，它能帮助我们在风能资源的开发方面提供很大的帮助。我国地大物博，对于风能资源的开发，可以使我国在能源结构上进行相应的改变，这一做法也可以减少对环境的污染，充分利用大自然赐予我们人类的资源。由于风能资源是可再生资源，它的储存量是非常丰富的，对于我国工业的发展以及居民的日常生活都具有着非常重要的作用。

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