陳錦龍

摘要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國的信息化進程有了很大進展。風力發(fā)電控制系統(tǒng)已經(jīng)成為當下風力發(fā)電技術(shù)的核心競爭力。尤其是在風力發(fā)電的機組類型拓展之后，和電子功率變換技術(shù)的實現(xiàn)以后。而現(xiàn)代化的控制技術(shù)在風力發(fā)電的控制機構(gòu)中，將會起到越來越重要的作用。當下研究針對如何的實現(xiàn)對于信息化控制技術(shù)的綜合運用，使得風力發(fā)電的控制系統(tǒng)能夠更加安全有效的運行，并且取得良好的控制效果，成為了熱點，本文將簡單列舉幾項技術(shù)的簡單運用并且對于其發(fā)展前景進行展望。

關(guān)鍵詞：信息化；控制技術(shù)；風力發(fā)電

現(xiàn)代信息化控制技術(shù)是一種新型的技術(shù)，在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中普遍應用了此技術(shù)，并充分發(fā)揮了現(xiàn)代信息化控制技術(shù)的優(yōu)勢，可以說風力發(fā)電控制系統(tǒng)與現(xiàn)代控制技術(shù)有密切關(guān)系。

1專家系統(tǒng)在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的智能化應用

首先專家系統(tǒng)是一類程序，它負責智能性的推理在現(xiàn)實工作中發(fā)生的各種難以推進的項目。例如各類故障。由于其由符號系統(tǒng)構(gòu)成，解釋能力強大，因此在應用到風力發(fā)電的控制系統(tǒng)中對于各種模式的判定和處理以增強風力發(fā)電控制系統(tǒng)中自身的系統(tǒng)故障排查和處理。但是在整個風力發(fā)電控制的系統(tǒng)中，僅僅有一道推理程序是是遠遠不夠的。由于風力發(fā)電的系統(tǒng)組成部分眾多，常見的就有風輪、機艙、塔架、驅(qū)動鏈、偏航裝置等。因此在建立專家系統(tǒng)的前提下，還應該根據(jù)實際結(jié)合對于模糊控制技術(shù)的應用。而模糊控制技術(shù)簡單說就是模擬在不確定性對于各種問題的模糊性分析，從而得到最確切的分析結(jié)果。通過這兩類推理決策程序的最終判定，整個系統(tǒng)的故障原因往往能被快速的分析并解決。反饋的方式往往是由機組的電流信號來觀測，實用性也會大大的增強。

2微分幾何控制技術(shù)在風力發(fā)電系統(tǒng)中的運用

從本質(zhì)上來講，風力發(fā)電控制系統(tǒng)就是一個呈現(xiàn)非線性關(guān)系的系統(tǒng)，由于在運作中會受到風俗速影響，這一控制系統(tǒng)由很多種技術(shù)參數(shù)組成。微分幾何控制技術(shù)在運用過程中，風力發(fā)電控制系統(tǒng)中非線性關(guān)系這一問題是必須要解決的，之后就是對雙饋發(fā)電機進行相應的操作，在多次研究后得到最后的輸入或者輸出命令，最后就是需要充分融合發(fā)電機反應的情況，確保風力發(fā)電控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的運作，這樣就能夠更好地捕獲風能，提升風力發(fā)電水平。假如額定值小于風的速度，這時就可運用風力發(fā)電機轉(zhuǎn)動速度降低的方法控制好風電發(fā)電系統(tǒng)的功率，確保其功率值，此技術(shù)的應用可代替以前的變槳距系統(tǒng)，有效的加強工作效率。同時，在數(shù)學中微分幾何知識的利用下，在微分結(jié)合控制技術(shù)利用就能夠?qū)⒕€性變化關(guān)系反映出來，這樣風力發(fā)電機非線性關(guān)系就能轉(zhuǎn)化成為線性關(guān)系，便于操作。結(jié)合微分幾何原理就能夠設計出一個控制設備，這個設備不但簡單，而且使用起來很方便，便于更好的控制非恒速發(fā)電機組。但需要明確的是：微分幾何非線性控制理論反饋控制中優(yōu)勢很多，但在設計這一控制技術(shù)中特別是計算中難度很大，通常狀況下它反映的是一種函數(shù)，并且是很難看懂的非線性函數(shù)，這種算法的局限性很大。另外，在時代的迅猛發(fā)展下，不斷提高了CPu性能，這樣就能夠在風力發(fā)電控制系統(tǒng)里更好地應用微分幾何控制理論，這樣這一理論會有更大范圍的應用。

3自適應控制信息化技術(shù)在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用

在風力發(fā)電的控制系統(tǒng)中，自適應控制要做到對于過程參數(shù)變化檢測的同時，實時的調(diào)節(jié)控制器，從而實現(xiàn)最優(yōu)控制。而構(gòu)建一個自適應控制系統(tǒng)的模型簡單，應用到風力發(fā)電的系統(tǒng)中還需要設計一個高性能的追蹤系統(tǒng)，例如槳距自適應控制系統(tǒng)，通過電流信號在實現(xiàn)自適應的同時，可以進行參數(shù)追蹤。應用到現(xiàn)代的風力發(fā)電技術(shù)中，以無速度傳感器矢量控制技術(shù)為基礎，設定模型追蹤風速，在權(quán)衡最大風能捕獲和機械疲勞造成的損耗最小兩個指標下，由適應器調(diào)節(jié)控制，在正確的補償或者減低設定的風速過程中，實現(xiàn)對于風力的合理的最大化的運用。

4最優(yōu)控制智能技術(shù)在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應用

由于風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的隨機擾動較大，不確定的因素較多，因而，可以采用最優(yōu)控制技術(shù)，用優(yōu)化系統(tǒng)的數(shù)學模型，實現(xiàn)有效的控制，它不同于局部線性化的方法，可以最大程度地實現(xiàn)精確解耦線性化，采用線性最優(yōu)控制，實現(xiàn)最大風能的捕獲。由于風力發(fā)電機在運行過程中，其轉(zhuǎn)子電流變化劇烈，這與電功率波動小的需求相矛盾，為了對這個矛盾進行折衷處理，可以采用最優(yōu)控制技術(shù)的方式，設計最優(yōu)功率輸出調(diào)節(jié)器，抑制大功率負載投切引起的母線電壓擾動，通過控制風力發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的追蹤風速變化，保持最優(yōu)葉尖速比，從而實現(xiàn)額定風速之下風能的最大捕獲。

5人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)在風力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡稱之為非線性映射，具有很強的抗逆能力，具有一定的自組織性，可以學習與適應不確定系統(tǒng)的動態(tài)特征，并具有其他系統(tǒng)無法比擬的容錯能力。風速是始終處于變化狀態(tài)的，風速預測既和預測方法有很大關(guān)系，也與預測地點與預測周期有很大關(guān)系。可使用時間序列神經(jīng)網(wǎng)絡短期風速預測方法，這種方法用時間序列模型對神經(jīng)網(wǎng)絡中輸入量進行選擇，并使用多層反向傳播網(wǎng)絡系統(tǒng)預測風速序列。同時，也能使用小波分析與人工神經(jīng)網(wǎng)絡互通的方法來短時間預測風力發(fā)電功率。使用神經(jīng)網(wǎng)絡對風電場發(fā)電量進行預測，這樣可降低功率波動率。使用前對人工神經(jīng)網(wǎng)絡估計風速，這樣能夠加強系統(tǒng)的動態(tài)性能，即便在現(xiàn)實環(huán)境中風速出現(xiàn)了很大的變化，也可以正常穩(wěn)定運作。在風電機組研究過程中，變槳距系統(tǒng)是很重要的一部分。結(jié)合變速變距型風電機組液壓驅(qū)動變式情況，可使用控制神經(jīng)網(wǎng)絡變距的方式，來完善解決變槳距機構(gòu)的參數(shù)時變性、滯后性控制等一系列問題。在彈性自適應人工魚群BP神經(jīng)網(wǎng)絡槳距控制器能夠使風電機組變化風力中獲得最大能量能，轉(zhuǎn)速與機械負載變化量最小。為了能夠捕獲更大的風能，人工神經(jīng)網(wǎng)絡控制器結(jié)合了發(fā)電機預測模型，綜合了BP算法與遺傳算法的優(yōu)勢，提出了新型的BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法，此算法經(jīng)常用于診斷風電機組齒輪箱故障中，加強了工作的穩(wěn)定性與可靠性。Elman神經(jīng)網(wǎng)絡能夠降低網(wǎng)絡調(diào)整參數(shù)的敏感性，對局部極小值的出現(xiàn)能夠很好抑制，所以Elman神經(jīng)網(wǎng)絡在診斷故障中可以識別出這種故障類型，進而有效判別齒輪箱故障。在非線性系統(tǒng)中利用神經(jīng)網(wǎng)絡，并不需要精確度提高的數(shù)學模型，在自學習過程中能夠取得控制很好的效果，實現(xiàn)最優(yōu)化電能質(zhì)量。在分析風電機動力學過程中，神經(jīng)網(wǎng)絡能夠充分利用，實現(xiàn)優(yōu)化電能質(zhì)量。在分析風力機動學中，神經(jīng)網(wǎng)絡可以更好利用，并且容錯能力非常強，不確定的風電機組模型，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術(shù)以及其他幾種控制技術(shù)，這樣就能夠構(gòu)建起科學的數(shù)字信號器，此控制器能夠最大程度上降低載荷，具有很強的有效性。

結(jié)語

綜上所述，風速所帶來的影響因素隨機性和非線性，使得風力發(fā)電系統(tǒng)的設計和控制存在在復雜和難以預測的特征。結(jié)合運用現(xiàn)代化的信息控制技術(shù)，可以有針對性的對于電流信號，風速，風能捕獲量燈量化因素進行控制，從而達到就目前而言的最優(yōu)控制效果。在未來技術(shù)的發(fā)展的變革中，一定會有更多更有效的模型建立和技術(shù)變革從而應用在風力發(fā)電系統(tǒng)乃至電力系統(tǒng)中，到時候我國的風力發(fā)電技術(shù)一定會趕超世界強國。

（作者單位：國電聯(lián)合動力技術(shù)（連云港）有限公司）