高志宇

摘 要：在可再生能源領(lǐng)域之中，風(fēng)力發(fā)電具備很大的發(fā)展?jié)摿?，世界各國也開始提升對風(fēng)力發(fā)電的研究力度，實現(xiàn)風(fēng)能最大限度的應(yīng)用。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗，對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法的分類進(jìn)行總結(jié)，并從滑模變結(jié)構(gòu)控制、矢量控制、最優(yōu)控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制四方面，論述了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法的改進(jìn)，希望可以對相關(guān)工作起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；滑模變結(jié)構(gòu)；人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法的分類

1.1 基于失速型的分離發(fā)電機(jī)組

該種發(fā)電機(jī)組在使用種類方面的數(shù)量較少，常見的有兩種類型，一種是定槳距失速型，另一種是變槳距失速型。在這兩種類型應(yīng)用過程中，定槳距失速型主要是將風(fēng)輪葉片中的失速作用展示出來，進(jìn)而實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)力較大的狀態(tài)下，實現(xiàn)功率的準(zhǔn)確控制，之后利用該機(jī)型之中的葉尖擾流器，對極端狀態(tài)下的停機(jī)問題進(jìn)行有效修復(fù)。站在變槳距失速型發(fā)電機(jī)組應(yīng)用角度來說，與定槳距失速型存在很大的差異性，該種發(fā)電機(jī)組主要是利用低風(fēng)速下的槳距角實現(xiàn)對輸出功率的全面控制，通過葉片槳距角的改變來提升對功率輸出的控制力度。

1.2 雙饋變速恒頻型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

該種類型的發(fā)電機(jī)組可以實現(xiàn)對葉片槳距角的全面調(diào)節(jié)，還可以利用具備變速功能的雙饋性發(fā)電機(jī)，實現(xiàn)恒頻恒壓狀態(tài)下的電能輸出。如果整個風(fēng)速比額定風(fēng)速還要低，則該種類型的發(fā)電機(jī)組便可以通過葉片槳距角以及轉(zhuǎn)速變化，將發(fā)電機(jī)組的整個運(yùn)行狀態(tài)改善，確保輸出始終保持在最大狀態(tài)。如果風(fēng)速超過了額定速率，人們可以通過葉片槳距角的改變，將發(fā)電機(jī)組的功率控制在額定功率范圍之內(nèi)，這樣一來，整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組將會得到有效控制。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制方法的改進(jìn)策略

2.1 模變結(jié)構(gòu)控制

在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組應(yīng)用過程中，具備很強(qiáng)的非線性系統(tǒng)特性，而且在具體運(yùn)行過程中，還具備較強(qiáng)的復(fù)雜多變等特點，與此同時，還會在運(yùn)行過程中遇到負(fù)載、風(fēng)向等變化，對自身運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，在日常工作之中，很難通過數(shù)學(xué)模型對機(jī)組控制模式進(jìn)行精確建立。整體來看，滑變結(jié)構(gòu)控制屬于開關(guān)型控制范疇，具備不連續(xù)控制等特點。在具體的系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定過程中，只能在相應(yīng)的特定空間之中進(jìn)行滑模運(yùn)動，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性，相應(yīng)速度也得到了提升，對于系統(tǒng)參數(shù)變化也不會過于敏感，魯棒性也會明顯的展示出來，提升整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的可操作性。也正是由于上述優(yōu)點的存在，可以確保系統(tǒng)能夠在不確定狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行，并與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)之中的最大功率限制要求相符，最終實現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的全面控制。

2.2 矢量控制

在矢量控制作用下，人們可以實現(xiàn)對風(fēng)能的有效跟蹤和利用，與此同時，還可以實現(xiàn)無功功率和有功功率的獨(dú)立耦合和調(diào)節(jié)。整體來看，該項控制系統(tǒng)具備較強(qiáng)的抗干擾能力和適應(yīng)能力，能夠在很短時間內(nèi)形成穩(wěn)定控制過程。另外，雙饋電機(jī)相應(yīng)控制系統(tǒng)在矢量控制中的應(yīng)用十分普遍，但由于轉(zhuǎn)子電流勵磁分量會對發(fā)電機(jī)組自身穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大影響，導(dǎo)致整個無功補(bǔ)償量的大小會受到一定的限制。除此之外，在具體矢量控制過程中，還需要將具體的非線性以及干擾較大的因素排除，利用精確的數(shù)學(xué)控制來完善機(jī)組的運(yùn)行過程，利用最優(yōu)系統(tǒng)控制，保持風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)化運(yùn)行。

2.3 最優(yōu)控制

在風(fēng)力發(fā)電過程中，其發(fā)電機(jī)組的基本組成均處于非線性、干擾較大等特點，而且由于環(huán)境的不確定性，風(fēng)速變量也會呈現(xiàn)出一定的不規(guī)則特點，從而無法利用精確的數(shù)學(xué)控制來實現(xiàn)機(jī)組控制，但人們可以利用最優(yōu)的系統(tǒng)性控制實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)控制。在該項控制技術(shù)實施過程中，可以通過線性化模型設(shè)計來實現(xiàn)，并通過周圍工作點的精確把握，提升控制工作的控制效果。而且在該種控制技術(shù)實施過程中，可以根據(jù)具體的線性化模型設(shè)計，對周圍的工作點進(jìn)行快速尋找，與此同時，還能通過大范圍的反饋內(nèi)容，對偶線性化實現(xiàn)精確性破解，以此來實現(xiàn)風(fēng)力和風(fēng)能的全面性捕捉。另外，針對于電功率波動較小、無功功率輸出要求等矛盾，聚能在最優(yōu)系統(tǒng)的作用下，將上述問題解決，避免由于線路故障而出現(xiàn)較大的電壓波動。與此同時，在最優(yōu)系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，工作人員還能將風(fēng)能變化情況以及自動控制進(jìn)行合理掌握，避免在后續(xù)工作之中出現(xiàn)新的問題。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的實施，主要是以生物以及人類相應(yīng)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)和判斷能力為基礎(chǔ)進(jìn)行深入研究，該組織不但自適應(yīng)能力較強(qiáng)，而且還具備一定的自組織性特點，能夠與不確定風(fēng)力進(jìn)行適應(yīng)和捕捉能力，為后續(xù)工作的開展提供基礎(chǔ)，確保整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)組朝著智能化方向發(fā)展，從這里也可以看出，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制屬于智能控制技術(shù)范疇。站在具體工作角度來看，風(fēng)速的測定以及預(yù)測周期等因素對風(fēng)速預(yù)測的準(zhǔn)確性影響十分嚴(yán)重。因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對風(fēng)速研究提供了巨大幫助，人們可以根據(jù)具體的時間序列模型將風(fēng)速變量確定出來，待到風(fēng)速變量得到采集之后，工作人員便可以通過回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行預(yù)測。由于該系統(tǒng)具備較強(qiáng)的非線性特點，進(jìn)一步提升了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實用性，只要做到數(shù)學(xué)模型的精確建立，便能夠在不穩(wěn)定環(huán)境之中實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高效運(yùn)行。

3 總結(jié)

綜上所述，傳統(tǒng)能源在應(yīng)用上具有不可再生等特點，無法保證人類的可持續(xù)發(fā)展。因此，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的作用，人們可以實現(xiàn)對風(fēng)能這種可再生清潔能源的高效利用，避免為后續(xù)發(fā)展帶來更大壓力。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能，并在各種現(xiàn)代技術(shù)的配合下，實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的高效控制，最終提升風(fēng)能的利用率。

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