關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性自適應(yīng)控制方法探討

　　[摘 要]對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性自適應(yīng)控制方法進(jìn)行研究，能夠有效提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用質(zhì)量�；�于此，本文將對(duì)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以及非線性自適控制技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性自適控制方法進(jìn)行研究，其中主要包括最大功率捕捉、不確定風(fēng)速測(cè)量下的功率捕捉、雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制以及非線性自適應(yīng)變槳控制四方面內(nèi)容。
　　[關(guān)鍵詞]風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；非線性自適應(yīng)控制；功率捕捉
　　中圖分類號(hào)：S655 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0353-01
　　前言
　　隨著地球上不可持續(xù)能源越來(lái)越少，能源使用問(wèn)題逐漸成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)能源的擁有量在某種程度上代表著一個(gè)國(guó)家的發(fā)展程度。另外，隨著時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)能源的需求量也越來(lái)越大，這就需要對(duì)不可再生能源進(jìn)行有效管理，對(duì)可再生能源進(jìn)行充分利用。其中風(fēng)力屬于可再生能源，風(fēng)力資源的分布較為廣泛，由此可以對(duì)其進(jìn)行有效利用。風(fēng)力資源應(yīng)用最廣的領(lǐng)域就是風(fēng)力發(fā)電，在風(fēng)力發(fā)電中，最關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)為控制技術(shù)的應(yīng)用，本文將對(duì)風(fēng)力發(fā)電中非線性自適應(yīng)控制方法進(jìn)行重點(diǎn)研究。
　　一、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以及非線性自適控制技術(shù)
　　風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要涉及到控制技術(shù)、機(jī)械工程技術(shù)、電機(jī)學(xué)技術(shù)以及微電腦技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)，目前，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)得到良好的發(fā)展，已經(jīng)由最初的幾十千瓦發(fā)展到現(xiàn)在的幾兆千瓦，并且我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始向海洋領(lǐng)域發(fā)起挑戰(zhàn)。其中風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要包括以下幾種結(jié)構(gòu)，如空氣動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)等，其中執(zhí)行系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)中采用的設(shè)備為執(zhí)行器以及控制器，電氣系統(tǒng)采用的設(shè)備為發(fā)電機(jī)，機(jī)械系統(tǒng)采用的設(shè)備為傳動(dòng)機(jī)，他們共同組成了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。目前，我國(guó)由于國(guó)土面積遼闊，因此具有廣泛的風(fēng)力資源，無(wú)論是在陸地上還是海上，都可以采用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電。但是由于地形因素的影響，我國(guó)風(fēng)力資源的分布情況并不均勻，這就導(dǎo)致我國(guó)部分地區(qū)不能夠使用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，風(fēng)力資源主要存儲(chǔ)在我國(guó)北部以及沿海地區(qū)。近幾年，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，我國(guó)在2013年新裝機(jī)的容量較比上一年來(lái)說(shuō)取得了明顯的增長(zhǎng)，容量約為16.5GW，同時(shí)成本也有所下降，平均成本在4000/KWH，占我國(guó)總發(fā)電量的比重也有所增加，滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間已經(jīng)達(dá)到了2080小時(shí)，根據(jù)以上數(shù)據(jù)能夠得出，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)始終處于穩(wěn)定增長(zhǎng)的狀態(tài)。
　　控制技術(shù)是風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，目前，我國(guó)控制技術(shù)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)步，同時(shí)隨著時(shí)代的發(fā)展而發(fā)展，不斷縮短我國(guó)與先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)水平。我國(guó)發(fā)電機(jī)的控制技術(shù)實(shí)施的主要方式是利用控制軟件進(jìn)行的，其中主要應(yīng)用仿真軟件技術(shù)，對(duì)最終運(yùn)行質(zhì)量影響最大就是技術(shù)實(shí)施的有效性[1]。
　　二、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性自適控制方法
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　　最大功率捕捉主要針對(duì)風(fēng)速的不同進(jìn)行研究，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作地點(diǎn)不同，因此在實(shí)際工作中的風(fēng)速也不同，為了保證最終發(fā)電質(zhì)量，可以將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分為兩部分進(jìn)行，一部分為低風(fēng)速發(fā)電機(jī)，另一部分為高風(fēng)速發(fā)電機(jī)，通過(guò)對(duì)其中最大風(fēng)能進(jìn)行捕捉計(jì)算，能夠計(jì)算出其中發(fā)電的最大功率，這種控制技術(shù)與傳統(tǒng)的控制技術(shù)相比具有靈活性，在實(shí)際控制過(guò)程中，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的性能指標(biāo)，這種方式能夠?qū)⑦\(yùn)行過(guò)程中的誤差降到最低點(diǎn)。在對(duì)其中控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇的過(guò)程中，控制器要保證系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的超調(diào)量小于3×105W，平均風(fēng)速在9M/S，運(yùn)行誤差在-2000W-4000W之間，只有滿足以上要求的控制器，才能夠?qū)⑵鋺?yīng)用在運(yùn)行系統(tǒng)中。
　�。ǘ�）不確定風(fēng)速測(cè)量下的功率捕捉
　　上文介紹了在高風(fēng)速以及低風(fēng)速兩種情況中應(yīng)該使用的控制技術(shù)，本段將對(duì)風(fēng)速不確定的情況下，使用何種技術(shù)進(jìn)行判斷，其中，導(dǎo)致風(fēng)速測(cè)量不確定的原因主要包括風(fēng)速測(cè)量中的噪音等影響因素，在此過(guò)程中，主要通過(guò)跟蹤器對(duì)風(fēng)速測(cè)量中的變化值進(jìn)行測(cè)量。在氣動(dòng)轉(zhuǎn)軸不知道的情況下，應(yīng)用自適用控制器能夠?qū)ο到y(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，這種方式不需要對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行事先熟悉，能夠?qū)ζ渲苯舆M(jìn)行識(shí)別。如果不知道系統(tǒng)中的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，則可以利用在線學(xué)習(xí)器對(duì)系統(tǒng)中氣動(dòng)轉(zhuǎn)軸的變化進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果制定成一個(gè)動(dòng)態(tài)變化圖，這種方式能夠避免控制器在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)其產(chǎn)生依賴作用。由此可以看出，在風(fēng)速不確定的情況下，利用以上兩種類型的控制器，都能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行有效控制，進(jìn)而保證風(fēng)力電機(jī)組的發(fā)電質(zhì)量。
　�。ㄈ�）雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制
　　在雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電控制中，主要對(duì)其中的控制目標(biāo)進(jìn)行分類，將目標(biāo)大致分為有功調(diào)節(jié)以及無(wú)功調(diào)節(jié)兩種，其中有功調(diào)節(jié)的控制目標(biāo)主要是將該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中獲得較多的能量，無(wú)功調(diào)節(jié)控制目標(biāo)主要是根據(jù)實(shí)際情況制定相應(yīng)的無(wú)功功率，其中主要包括電網(wǎng)的實(shí)際需求對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行跟蹤測(cè)量。為了優(yōu)化系統(tǒng)中的有功功率，主要采用的方式為自適應(yīng)技術(shù)，利用該技術(shù)對(duì)系統(tǒng)中的電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行跟蹤測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，最終得出參考轉(zhuǎn)矩。為了優(yōu)化無(wú)功功率系統(tǒng)中的自適應(yīng)控制器，需要對(duì)系統(tǒng)中的無(wú)功功率軌跡進(jìn)行測(cè)量，這種方式能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在對(duì)該系統(tǒng)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制計(jì)算的過(guò)程中，主要采用的算法為上下界誤差算法，利用這種算法能夠?qū)�無(wú)功以及有功兩種類型的系統(tǒng)進(jìn)行控制計(jì)算，這種方式能夠提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率。
　�。ㄋ模┓蔷�性自適應(yīng)變槳控制
　　非線性自適應(yīng)變槳控主要針對(duì)的是在高風(fēng)時(shí)段系統(tǒng)中的控制問(wèn)題，在此過(guò)程中發(fā)電機(jī)中的轉(zhuǎn)矩需要維持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中漿距進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤測(cè)量，這種方式能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的發(fā)電功率進(jìn)行限制，進(jìn)而保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中的安全性。但是在該階段，由于其中環(huán)境具有較強(qiáng)的變化性，因此在建立仿真模型的過(guò)程中，無(wú)法將顯示變量作為其主要的控制信號(hào)，這就為仿真系統(tǒng)的建立提供一定難度。針對(duì)這一現(xiàn)象，有關(guān)人員在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)的基礎(chǔ)上制定了一種智能變槳方法，這種方式不僅能夠?qū)ο到y(tǒng)的不確定因素進(jìn)行有效管理，同時(shí)還能將系統(tǒng)中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速保持在一定的范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及有效性[2]。
　　結(jié)論
　　綜上所述，隨著人們對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組非線性自適應(yīng)控制方法的重視程度越來(lái)越高，如何提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用質(zhì)量，成為有關(guān)人員關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分非線性自適應(yīng)控制方法進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)其進(jìn)行研究，能夠有效提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的應(yīng)用質(zhì)量，同時(shí)還能夠提高我國(guó)整體風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的控制質(zhì)量。由此可以看出，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的非線性自適應(yīng)控制方法進(jìn)行研究，能夠?yàn)榻窈箫L(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制質(zhì)量今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 李丹.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組故障特征及基于警報(bào)信號(hào)的故障診斷研究[D].南京理工大學(xué)，2017.
　　[2] 劉剛.關(guān)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組變流器技術(shù)的探究[J].科技展，2016，26（17）：91-92.

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