現(xiàn)代控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

晏勤++宋冬然

摘 要 社會(huì)在高速發(fā)展，能源問(wèn)題日益突出，風(fēng)力發(fā)電作為一種新型環(huán)保能源受到廣泛關(guān)注和大力提倡，而風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)是風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵技術(shù)，將現(xiàn)代控制技術(shù)應(yīng)用到該系統(tǒng)中是大勢(shì)所趨，也是必然。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代控制技術(shù) 風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng) 應(yīng)用

技術(shù)是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，為人類(lèi)生活服務(wù)?，F(xiàn)代控制技術(shù)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，該技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出了自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，貢獻(xiàn)出了一定的力量，風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)已經(jīng)離不開(kāi)現(xiàn)代控制技術(shù)。基于此，文章主要研究現(xiàn)代控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 數(shù)學(xué)知識(shí)中的微分幾何控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

微分幾何是一項(xiàng)重要的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容，該內(nèi)容在實(shí)際生活中有廣泛的應(yīng)用，將其應(yīng)用到控制技術(shù)中就是一個(gè)很明顯的例子，因?yàn)槲⒎謳缀伪举|(zhì)上是表示一種線(xiàn)性關(guān)系，所以微分幾何控制技術(shù)的主要目的就是反映出正確的線(xiàn)性化控制情況，這一技術(shù)的工作原理是：它通過(guò)一種同胚映射對(duì)仿射型非線(xiàn)性系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)做出一定的處理，從而讓非線(xiàn)性問(wèn)題變成線(xiàn)性問(wèn)題，以此向微分幾何控制技術(shù)靠近轉(zhuǎn)化，讓這一技術(shù)得到切實(shí)可行的應(yīng)用。風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)從本質(zhì)而言就是一個(gè)非線(xiàn)性關(guān)系的系統(tǒng)，因?yàn)樗谶\(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到大面積且無(wú)規(guī)律的風(fēng)速影響，這一控制系統(tǒng)許多種技術(shù)參與組成，例如系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩控制和電力非直流技術(shù)采用的就是微分幾何控制技術(shù)。微分幾何控制技術(shù)使用在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的時(shí)候，首先需要解決的就是風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的非線(xiàn)性關(guān)系問(wèn)題，接著就是對(duì)雙饋發(fā)電機(jī)提出行之有效的操作方法，通過(guò)反復(fù)研究得出最終的操作方法是對(duì)輸入和輸出命令做出多次反饋解耦，最后一步需要做的就是把非線(xiàn)性坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和非線(xiàn)性情況反映等多種手段充分融合運(yùn)用起來(lái)，通過(guò)這些步驟就可以有效實(shí)現(xiàn)雙饋發(fā)電機(jī)磁鏈的活動(dòng)狀態(tài)解耦，實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)就可以使風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)根據(jù)最高的效率運(yùn)行，這樣一來(lái)就能夠在最大程度上捕獲風(fēng)能，從而提高風(fēng)力發(fā)電的質(zhì)量。假如風(fēng)速大于額定值，這時(shí)候能夠利用降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等措施從而把風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制在某一合適的特定功率內(nèi)，讓其保持不變，采用了該措施就可以取代變槳距機(jī)構(gòu)，從而省去了很多不必要的麻煩，還提高了工作效率。另外，通過(guò)使用數(shù)學(xué)中的微分幾何知識(shí)，在運(yùn)用微分幾何控制技術(shù)的時(shí)候就能夠及時(shí)反映出線(xiàn)性化轉(zhuǎn)變，如此一來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的非線(xiàn)性關(guān)系就可以全部變成線(xiàn)性關(guān)系，更加易于操作和執(zhí)行相關(guān)控制措施，這樣就可以設(shè)計(jì)模擬出一個(gè)切實(shí)可行的模型，即合適的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型。還有一點(diǎn)，根據(jù)微分幾何的相關(guān)原理可以設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)單方便的控制設(shè)備，這樣就可以隨時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)非恒速發(fā)電機(jī)組的恒功率控制。有一點(diǎn)需要引起注意的是：雖然微分幾何非線(xiàn)性控制理論的反饋控制有很多優(yōu)勢(shì)和便利，但是這一控制技術(shù)在設(shè)計(jì)尤其是計(jì)算的時(shí)候有非常大的難度，一般情況下它反映輸出的是一種狀態(tài)向量的函數(shù)，且是變幻莫測(cè)不容易看懂的非線(xiàn)性函數(shù)，這種算法還有一定的局限性，比如它要求CPU具有極其高的性能，這就導(dǎo)致該控制理論難以得到普及。當(dāng)然，隨著時(shí)代發(fā)展，CPU的性能真正逐步提高，這樣一來(lái)微分幾何控制理論就能夠更好的應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中，微分幾何控制技術(shù)會(huì)有更高的參考價(jià)值以及更加廣闊的前景。

2 自適應(yīng)控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

自適應(yīng)控制技術(shù)是一種科技含量高的控制技術(shù)，之所以把該技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中來(lái)，其主要原因是風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)和沒(méi)有建立明確模型的相關(guān)環(huán)節(jié)等，它們的動(dòng)態(tài)階段變化非?？?，這樣一來(lái)就缺乏實(shí)際價(jià)值，而自適應(yīng)控制技術(shù)就是為了改變這一局面，讓這些變化和反應(yīng)不會(huì)過(guò)于靈敏。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，只要風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行且有明顯的變化時(shí)，自適應(yīng)控制系統(tǒng)就能夠及時(shí)捕獲到這一變化情況，接著就會(huì)自動(dòng)采取正確有效的措施，如調(diào)節(jié)控制器的參數(shù)，控制相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行速度等，其目的就是讓風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的作用達(dá)到最大，當(dāng)達(dá)到最大作用效果的時(shí)候還要讓這一效果持續(xù)不間斷地保持下去，基于該技術(shù)的這些優(yōu)點(diǎn)，因此自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)用在了在風(fēng)力發(fā)電控制的許許多多的地方，也收到了一定的實(shí)際成果。其實(shí)，風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)也發(fā)生了一些顯著的變化，如把定槳距改變成為了定槳距，傳統(tǒng)的變速控制措施在做出切實(shí)可行的控制時(shí)，首先需要做的是建立一個(gè)相應(yīng)的系統(tǒng)模型，問(wèn)題是這種相應(yīng)的模型并不是輕松簡(jiǎn)單地就可以建立起來(lái)的，因此傳統(tǒng)的控制措施并不是很理想，作用不明顯，還有待改進(jìn)完善，針對(duì)這一困難局面現(xiàn)在就有人提出采用自適應(yīng)控制器，這一方法的工作原理是：根據(jù)模型參考自適應(yīng)控制把大型的方力發(fā)電機(jī)組非交流電動(dòng)變槳距控制系統(tǒng)作為一個(gè)完整的研究對(duì)象，根據(jù)這一對(duì)象來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)系統(tǒng)，即高性能電動(dòng)變槳距自適應(yīng)控制系統(tǒng)，這樣一來(lái)就可以讓它具備良好的捕捉性能，也有了完美的服務(wù)性能。由此可見(jiàn)，通過(guò)自適應(yīng)控制控制技術(shù)就可以最大程度地利用風(fēng)能同時(shí)還可以安全運(yùn)行。

3 滑膜變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

滑模變結(jié)構(gòu)控制技術(shù)從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一種不連續(xù)的開(kāi)關(guān)型控制技術(shù)，這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)風(fēng)力發(fā)電控制體統(tǒng)的控制狀態(tài)在任意時(shí)間都能夠進(jìn)行迅速的切換，該技術(shù)有其自身鮮明獨(dú)到的特點(diǎn)：隨時(shí)切換、對(duì)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的參數(shù)變化反應(yīng)不敏感、設(shè)計(jì)起來(lái)非常輕松、實(shí)現(xiàn)起來(lái)也極其簡(jiǎn)單等，這些自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)正是風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中所需要的，是一種非常好的操作措施?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制技術(shù)可以在最大程度上減輕多種因素對(duì)雙饋感應(yīng)電機(jī)的影響，這些因素包括參數(shù)誤差、外界條件干擾等，提高控制性能。把這項(xiàng)技術(shù)充分合理地應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中，可以讓風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行工作過(guò)程中處在一種最好的狀態(tài)，從而捕獲更多的風(fēng)能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)文章的一些研究，人們對(duì)現(xiàn)代控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用就會(huì)有更加清晰明確的認(rèn)識(shí)，從而讓現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用更加成熟完善，給風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)和人們生活提高更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

廣東明陽(yáng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司 廣東省中山市 528400