周亦圓

摘 要：現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展使我國社會各領域加大了對電力資源的需求，作為新能源體系中最為關鍵的風力發(fā)電成為支撐該領域健康發(fā)展的核心技術，尤其是磁懸浮風力發(fā)電機的應用為該領域的快速發(fā)展提供了新的契機。本文就當前國內(nèi)磁懸浮風力發(fā)電機發(fā)展現(xiàn)狀及其控制策略進行深入探討。

關鍵詞：磁懸浮；風力發(fā)電機；控制策略；現(xiàn)狀

21世紀以來，世界經(jīng)濟的快速發(fā)展加大了對煤炭、石油等化石燃料的消耗量，各國為了確?？梢詰獙砜赡馨l(fā)生的能源危機，開始大力開發(fā)新型清潔能源技術，風能作為自然界中取之不盡、用之不竭的一種清潔能源廣受新能源領域的親睞。

1.磁懸浮風力發(fā)電機發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)階段國際上很多研究機構紛紛開展關于磁懸浮風力發(fā)電機技術的研究，并且當前已有水平軸磁懸浮風力發(fā)電機與垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機應用于實踐中：水平軸磁懸浮風力發(fā)電機主要依靠風輪圍繞水平軸進行運轉，風輪在旋轉過程中其平面與風向保持在垂直狀態(tài)；垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機是依靠風輪圍繞垂直軸進行運轉的磁懸浮風機技術。英國愛丁堡大學與荷蘭代爾福特理工大學于2010年聯(lián)合開發(fā)了一種發(fā)電機轉子機構，該技術的問世使磁懸浮軸承代替了傳統(tǒng)風機中的機械軸承結構。相關調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，磁懸浮軸承的重量比傳統(tǒng)機械軸承重量降低了近45%左右，對于風力發(fā)電機來說，利用磁懸浮軸承可以有效彌補其傳統(tǒng)技術中的缺陷問題?，F(xiàn)階段國內(nèi)的北京航空航天大學、山東科技大學以及香港理工大學等多個名校均開展了關于磁懸浮風力發(fā)電機領域相關技術的研究，MUCE在多家大學專家的協(xié)作下于2002年生產(chǎn)出了首臺新型垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機產(chǎn)品，并且于2007年將新型垂直軸風機的功率擴展至200瓦左右。該種磁懸浮風力發(fā)電機在運行中具有低風速啟動、無噪音以及發(fā)電效率高等特點，主要是以永磁懸浮技術與自動迎風護罩式相結合的技術作為支撐，這一產(chǎn)品的問世，代表我國磁懸浮風力發(fā)電機技術的研究已處于國際領先水平，并且在很多地區(qū)均有進行磁懸浮風力發(fā)電機的生產(chǎn)。

2.磁懸浮風力發(fā)電機的控制策略

（1）風電機組的控制技術。磁懸浮風力發(fā)電機技術在研究中要實現(xiàn)啟動控制策略、停車控制策略、自動對風控制策略、安全停機控制策略等多個方面的研究，同時也要基于運行環(huán)境狀態(tài)來對其內(nèi)部進行自動控制調(diào)整，所以磁懸浮風力發(fā)電機主要是依靠變槳距控制技術、最佳葉尖速比控制技術、變速運行控制技術、閉環(huán)控制技術、數(shù)字PID控制技術、變頻恒頻控制技術、優(yōu)化反饋控制技術以及增益調(diào)度控制技術等多門先進技術作為支撐。

磁懸浮風力發(fā)電機中所使用的數(shù)字PID控制技術主要有位置式PID控制算法與增量式PID控制算法兩個類型。位置式PID算法在具體應用中會對其輸入量不斷累加，在計算機出現(xiàn)故障后控制執(zhí)行機構會出現(xiàn)大幅度動作，很容易導致磁懸浮風力發(fā)電機在運行過程中出現(xiàn)嚴重的安全事故。所以相關技術領域開發(fā)出增量式PID控制算法來彌補位置時PID算法的缺陷，這對進一步提高整個磁懸浮風力發(fā)電機運行中的安全性、穩(wěn)定性有著重要作用。

（2）磁懸浮控制技術?，F(xiàn)階段磁懸浮技術開始被成功應用于風力發(fā)電機領域，對于磁懸浮風力發(fā)電機技術來說，實現(xiàn)動態(tài)下的穩(wěn)定懸浮是其主要內(nèi)容，并且其所使用的磁懸浮控制系統(tǒng)決定了整個轉子系統(tǒng)的性能，所以關于磁懸浮風力發(fā)電機中磁懸浮控制策略的研究是一個關鍵內(nèi)容?，F(xiàn)階段學界基于智能控制技術及各種改進算法下提出了PID控制算法、神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊控制、自適應控制、矢量控制以及最優(yōu)控制等多個控制策略。上述多種控制策略在研究過程中均考慮了其穩(wěn)定性、快速性以及魯棒性等特征。本文認為，對于磁懸浮風力發(fā)電機中磁懸浮技術控制策略的選擇，必須要將魯棒性最強的控制策略作為其主要選擇與研究方向，只有這樣，才能確保磁懸浮控制策略的應用可以滿足系統(tǒng)運行要求，這也關系到整個磁懸浮風力發(fā)電機在運行中的整體效率能否滿足新能源領域的發(fā)展要求。

3.結語

綜上所述，磁懸浮風力發(fā)電機與傳統(tǒng)機械軸承式風力發(fā)電機相比，前者具有極強的優(yōu)勢性能，所以關于磁懸浮風力發(fā)電機的研究在國內(nèi)外勢必會掀起新一輪熱潮，只有這樣，才能確保我國風力發(fā)電企業(yè)可以通過磁懸浮風力發(fā)電機的應用來創(chuàng)造更多社會效益。

參考文獻：

[1]李麗君.磁懸浮風力發(fā)電機用錐形被動磁軸承分析與設計[J].軸承， 2010，（1）.

[2]肖林京.磁懸浮風力發(fā)電機轉子系統(tǒng)的研究[J].機械設計與制造， 2010，（6）.