风力发电技术论文范文第五篇：风力发电电气控制技术及其应用
现代社会飞速发展，人们对各类能源的需求显著增加，能源危机问题越来越突出。为有效缓解能源压力，我国加大了对新型能源的研究、开发力度。其中，风力发电电气控制技术在实践中的应用价值较高。对此，文章从我国风力发电现状出发，阐述了风力发电电气控制技术，并详细分析了该技术的应用。
能源开发问题已成为当今社会可持续发展的重要任务，基于能源日益增加的需求，我国要良性发展，就要积极研究、开发新能源，以缓解能源危机。对此，新型清洁能源成为研究的首选，风能在其中体现了一定的应用价值。因此，有必要深入探究电气控制技术及其在风力发电系统中的实践应用，在相关技术的作用下充分利用风能，使风力发电系统在电气控制技术的应用下作用最大化。
1 风力发电概述
清洁能源是现代社会积极推广的重要能源，风能作为典型代表受到了关注与重视。风能资源颇为丰富，其应用不会对环境产生污染，但存在一定的局限性。例如，与其他发电模式相比，风力发电的稳定性较弱。这是因为风能无法存储，只能通过现场采集使用，而风向变化大，速度很难维持稳定，导致电能及负荷变化情况不稳定。即便是小规模发电，也很难保证风力发电的稳定性，进而影响电网、电能的质量。
对风力发电企业而言，所使用的设备尤为重要，而设备本身非常复杂，难以有效控制风力发电。我国现阶段的风电系统运行模式主要有线性、非线性模式两种，其中线性模式是在传统控制模式基础上延续而来的，很难满足当代风力的发电需求，制约着我国风力发电事业的发展。
2 风力发电电气控制技术概述
风力发电是对风能进行转换，以电能形式使用，充分利用风力资源。风能资源丰富，是一种可再生能源。面对现阶段的环境污染、能源告急问题，我国有必要提高现有资源的利用率，减少能源浪费，降低环境污染。在实际实施过程中，由于受气压环境、气温等不同自然条件的影响，风力发电方式的可靠性有待提高。针对此，可以引入电气控制技术，通过组合电气元件实现对其运行的控制，保证设备更可靠、安全，提高风力发电的可靠性。此外，还可以合理控制发电环节，实际应用效果明显。
风力发电系统本身不稳定，与其他发电模式存在一定差距，因此，在电气控制技术的应用过程中需要合理规避自然因素，如温度、湿度、大气压等，尽可能降低对风力发电的影响。此外，评定风力发电系统效率的主要依据就是系统利用率。通常情况下，为了提高风能利用率，风电厂一般会将叶片直径设置为60~100m.不仅如此，由于风力发电系统工作环境相对恶劣，这对相关工作人员整体工作能力提出了较高的要求，为把控与判断预期效果，有必要加入远程监控设备，进一步提高风力发电效率。
3 风力发电电气控制技术的实践应用
3.1 变桨距发电技术
在风力发电过程中，发电质量及效率会受风力发电主机功率的影响，如果功率不足，会直接降低风力资源利用率。因此，需加强对风力发电机组运行风速功率的把控。对此，可以引入变桨距发电技术，当风力发电机设备组处于较高风速时，通过转变桨距角度保障发电稳定性，以充分利用风力资源。在我国科技水平不断提升的背景下，制造扇叶的材质有了明显改善，且改变了以往的大重量扇叶，这在一定程度上减轻了设备整体重量，同时，冲击荷载方面也有了明显变化，比以往更低。在风力发电系统中应用变桨距发电技术，能很好地维持设备的稳定性，降低设备运行的事故发生率，从而有效提高控制工作的质量。需要注意的是，变桨距在正常运转过程中的稳定性不够高，往往需要投入较多人力、物力，相信随着科技及电气控制技术水平的提升，这一问题会得到解决。变桨距风力机性能曲线如图1所示。
3.2 定桨距失速发电技术
定桨距失速发电技术不仅延续了传统发电技术，也引入了新型发电技术。引入该技术能很好地保障风力发电系统的运行质量，确保系统处于稳定运行状态。从风力发电实际情况看，发电机组设备在并网中工作，对设备的稳定性要求较高，引入定桨距失速发电技术，通过利用叶片的复杂构造优势，能帮助作业人员控制发电机组设备功率，但也会出现消耗无用功的情况，这主要是叶片体积、重量过大造成的，降低了发电机组运行效率。定桨距失速发电技术的应用易受外界因素的影响，因此只适用于对风力等级没有较高要求的环境。如果风力等级过高，那么该技术便不再适用。为进一步扩大定桨距失速发电技术的应用范围，有关技术研发人员要加大研究力度。
图1 变桨距风力机性能曲线
3.3 变速风力发电技术
从当前我国风力发电情况看，变速风力发电技术是非常关键的技术。变速风力发电技术应用的关键是根据不同风速合理控制风力发电机设备的运行状态，保障恒定发电频率。上文提到，风力发电机设备易被不同风速影响，为减弱该影响，保障风力发电机设备运行效率，需结合实际情况随时调整风轮转速指标，进而使设备输出功率处于平稳状态，最终使风力发电整体更安全、稳定。
3.4 主动失速发电技术
主动失速发电技术是变桨距发电技术与定桨距失速发电技术的融合，在实际应用过程中，该技术可以很好地解决成本高等问题，有效控制风力发电频率。由此可见，主动失速发电技术整体优势较明显，不仅继承了变桨距发电技术的优势，也融合了定桨距失速发电技术的优势。该技术的应用原理如下：让桨距角处于不同状态下，便于改变，进而有效控制风能速度，整体把控捕获量。主动失速发电技术的实践应用价值较高，但该技术易发生严重失速问题，可能无法控制使用功率，进而严重影响整个电力系统的正常运转。
3.5 低电压穿越技术
如果风电场并网点三相电压位于电压轮廓线以上，此时风电机组可以不间断并网运行；如果并网点中存在一相电压在电压轮廓线以下，则风电场内风电机组可以自电网切出。如果并网点电压跌至20%额定电压，风电机组需要保持并网运行625ms的低电压穿越能力；倘若风电场并网点电压可以在发生跌落后2s内恢复到额定电压的90%,此时风电机组需满足不间断并网运行的需求；如果发生电网故障，未切出风电机组，当故障解除后，该功率需重新达到故障前的数值。
低电压穿越技术的功能如下：（1）借助变流器设判断低电压穿越状态，控制器设备在计算、计时过程中因测量实际电压情况而定，在低电压穿越过程中，会解决电网出现的故障，应用变桨实施转速闭环的专项调节，目标转速即为同步转速；（2）当低电压穿越未成功时，变流器设备的信号会作出相应的判断，也可以借助主控系统实施计时判断，但受主控系统测量电压准确性等的影响，针对主控判断失败触发时间的情况，应采取标准判定时长。如果穿越失败，会直接触发部分故障，使发电机设备立即停止运行。待低电压穿越成功后，其功率会恢复到跌落前10%的状态，在恢复阶段，应参照计算转速进行相应的调节。此外，还要放开屏蔽电网的故障，直至电压恢复，方可正常控制。
4 结束语
面对社会日渐增多的能源需求，我国需加强对多种能源的高效利用，重视对再生能源的研究、开发和利用。丰富的风力资源为我国风力发电事业的发展提供了先决条件，因此，现阶段，相关研究人员需要提高对风力发电的重视，全面分析风力发电存在的问题，合理引入电气控制技术，促使变桨距发电技术、定桨距失速发电技术、变速风力发电技术、低电压穿越技术、主动失速发电技术发挥其应有的作用，并积极研究如何更好地提高风力发电技术水平，保证风力发电质量及效率，以推动我国电力行业的稳步健康发展，进而带动我国经济的繁荣发展。
