引言：风电机组控制是保证机组安全、高效运行的关键，作为风力发电机组的重要保障，其控制系统可划分为三大系统：变桨、转矩、变流量。对装置的主要控制目标是将风力发电场在整个运行范围内平稳、可靠地按预定轨道运行。通过优化机组运行性能，提高机组发电效率和发电质量，降低机组机械负荷。变桨距控制能有效地减小机组动负荷，使机组输出功率保持在额定风速以上。转矩控制能提高机组发电效率，同时减少机械传动负荷。变流控制可以保证机组发电质量。转矩控制与变桨距控制均属机组最优运行的关键技术，也是目前在机组智能控制中应用的热点，三者相结合，可取得较好的控制效果。风力发电机组是一个具有不确定性和多干扰性的复杂、多变量非线性系统，包含无法建模或难以精确建模的动力部件，因此要实现这种系统的有效控制非常困难。伴随着电力电子技术和计算及科技的发展，对风力机控制系统的应用研究几乎遍及系统的各个领域，许多有价值的研究论文被国内外学术会议和学术期刊所采用，并取得了一系列有价值的成果。本文就现代控制技术在风力发电控制系统中的应用进行简单叙述，以探讨目前风力发电控制存在的问题和今后的发展趋势。

1.专家系统在风电系统中的应用

专家系统是一种能有效处理相关问题的智能推理程序，其实质是模拟人在已有条件下对各种现象进行推理、分析、决策等的模拟过程。专家系统是一种以符号为基础的推理系统，运用专长和经验判断系统的各种模式，能较好地处理领域知识和经验，并有较强的处理能力，因此，非常适合在故障原因诊断中应用。风力发电机组是由风轮、机舱、塔架、发电机、驱动链条、横摆装置、控制柜等多个部件组成的系统，任何一个环节出现故障，都会影响到整个机组的安全运行，用专家系统来进行故障诊断可以有效的解决。通过与其他系统相结合来建立以电流信号为故障诊断的基本信号，用于风力机故障诊断的基本信号，开发了局部振动监测及故障诊断的安全系统。通过对不同情况下风力发电机组不同运行工况下扭矩控制、变桨控制、基于专家决策系统的协调控制策略，以改善风电机组发电质量为目标。专家系统能可靠地预测风场风速及输出功率，专家系统还应用于风力发电场可用性及可维护费用的确定，使风电场的供电能力及维护费用得到快速、简便的处理，可降低投资成本，增加可靠性。将专家控制系统与传统控制理论和方法有机地结合，是专家控制系统的发展方向。因为风力发电机组自身是一个复杂的系统，引起机组振动的原因很多，产生了很多故障，并且可能会产生多种故障。在故障诊断领域中，由于受到其自身理论的影响，或者受故障样本集相对不足的限制，必然要同其它控制理论进行交叉和综合应用。

2.微分几何

这种方法是从数学知识中发展出来的，它包含一定的线性关系，控制过程正是利用这种性质来实现的。这种方法的控制原理如下：数学知识所表示的系统实际上是非线性的，经过某种改变后，变成了具有一定功能的线性系统，使控制技术逐步走向完善。对风力机自身而言，其系统本来是非线性的，而风速的大小则不能被人控制。在使用这种技术时，首先要解决这个问题。接着就是双馈发电机的各种操作，主要是把通过电机的各种数据的反馈解耦，这个过程要求把非线性状态转换成线性，使之达到动态解耦。这样可以大大提高发电效率，并且可以最大限度地获取风力。如果风速太大，则需把电动机转速适当调低，以保证其功率恒定。在此基础上，通过一系列步骤，设备就能较好地完成向线性关系转换的过程，从而能够在保证足够的电力供应的前提下，设计出符合实际情况的机组。现有的控制方法虽然精确度较高，但计算过程存在障碍。而且这种技术对CPU的要求非常高，一般的CPU不能有效的应用在这项技术上。

3.自适应与滑模变结构

该技术应用于发电时，能够捕获系统迅速变化的各种数据，使系统处于实时监控之下，达到了对各个操作参数的良好控制。其工作原理是：在系统运行过程中，如果发现有较大的波动，采用这种工艺控制的监控装置可以准确地捕获发生波动的位置，然后系统地对该位置进行分析，根据分析结果，适当调整发电设备的有关速度参数，确保发电过程的顺利进行。以前的系统中，为了控制运行速度，首先要建立虚拟模型，由于数据变化的无规律，很难对其进行建模。不正确的模型会误导控制人员，不利于速度控制。该技术的出现很好地解决了这一问题，自适应技术也是目前风电场应用最广泛的一种。这一技术的最大特色，是对多种切换开关的灵活控制。在系统运行不再需要此档速度时，此结构收到系统发来的相关变档信息，然后立即进行反应，将该档位的开关自动关闭，打开系统所需的相应档位开关。在运行过程中，不需要重新启动电源，就可以实现设备换档控制。本方法的特点主要体现在以下几个方面：设计简单，结构不需太复杂。能随时进行相应的转换工作，灵活多变。当系统参数改变时，不影响结构的正常控制，且极具稳定性。它能有效地隔离设备和自然干扰，最大限度地保证发电过程的正常运行，不受外部环境的影响，使系统处于非常稳定的状态。

4.主动/混合失速与变桨距

当风速下降时，变桨距会自动调整，此时装置的起动效率大大提高，桨距角在风速的影响下，就会朝角度减小的方向偏转，变桨距会自动调整，从而提高起动效率。其优点是对调节速度的要求不高，在进行相应动作时不需要消耗大量的能量。在外部风速大于系统额定风速时，如不降低对风的捕捉能力，系统中电动机、电子等的容量都将超过自身可承受的最大负荷。叶片受到外部风的强烈撞击，损坏叶片，同时对风力机造成很大伤害。概览的出现可以很好地解决这个问题，延长风力机、叶片等设备的使用寿命，保持发电装置的正常运行。这一技术在风电领域应用较早，20世纪80年代已被广泛采用。机组支承采用多种技术相结合，如软并网、动力制动等。本工艺具有以下特点：轮毂、叶片联接方式固定，受外部风速变化时，迎风角保持恒定，并结合桨叶翼的相关特性，将出现失速状态。这种情况将导致叶片表面湍动，进而影响到电机效率。这种控制方法虽然可靠，但是可以在限制叶片功率的同时，也会使叶片结构复杂化。由于这种特性，这种方法一般仅适用于较小的电厂。

结束语

对现代技术在风力发电控制系统中的应用进行详细介绍。从几种典型工艺分析，我们可以看到它在风电发展中所起到的重要作用。新技术的融合，使得风电摆脱了手工操作的限制，逐步向自动化方向发展。能有效地控制功率、风速等，使发电机处于最佳运行状态，并极大地延长了叶片、电机等设备的使用寿命。由于科学技术的支持，控制技术仍有巨大的发展空间。

参考文献

[1]邢作霞, 王超, 马佳,等. 现代控制技术在风力发电控制系统中的应用[J]. 风能, 2011(07):62-67.

[2]杨俊华, 吴捷, 杨金明,等. 现代控制技术在风能转换系统中的应用[J]. 太阳能学报, 2004(04):530-541.

[3]徐伟. 现代控制技术在风力发电控制系统中的应用[J]. 数字通信世界, 2015, 000(010):208-208,273.

[4]李磊[1]. 现代控制技术在风力发电系统中的研究[J]. 轻松学电脑, 2019, 000(002):1-1.

[5]秦伟民, 景会成. 现代控制技术在风能转换系统中的应用分析[J].  2021(2016-35):300-300.

[6]周红梅, 王欣. 风力发电的现代控制技术应用实践探究[J]. 光源与照明, 2018(3):2.