信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

摘 要：風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵，而信息化控制技術(shù)作為風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的核心之所在，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電事業(yè)而言，更是重中之重。特別是隨著我國(guó)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組類型的逐步拓展，隨著電子功率變換技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)，信息化控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的作用也愈發(fā)凸顯出來(lái)。

關(guān)鍵詞：信息化；風(fēng)力發(fā)電；控制技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.126

0 引言

隨著我國(guó)環(huán)保事業(yè)的全面開(kāi)展，風(fēng)力發(fā)電逐漸開(kāi)始取代傳統(tǒng)火力發(fā)電的地位，究其原因在于風(fēng)力發(fā)電使用的是可再生的、清潔能源--風(fēng)能，能夠在滿足電能生產(chǎn)需求的同時(shí)，有效保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1 自適應(yīng)控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

自適應(yīng)控制技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中具有較高要求。而其在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中的運(yùn)用主要是為了針對(duì)尚未構(gòu)建模型的運(yùn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)階段變化進(jìn)行控制，從而保障其實(shí)際價(jià)值的充分展現(xiàn)。我國(guó)以往的風(fēng)力發(fā)電控制主要是通過(guò)構(gòu)建一個(gè)完整的系統(tǒng)模型而完成其變速控制任務(wù)的。但由于完整系統(tǒng)模型的構(gòu)建難度較大，因此，這種傳統(tǒng)控制方法的效果并不理想。而通過(guò)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，就能夠及時(shí)準(zhǔn)確的捕捉風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的變化動(dòng)態(tài)，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。因此，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)用具有顯著現(xiàn)實(shí)意義。

2 微分幾何控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

微分幾何作為數(shù)學(xué)這一學(xué)科中的重要組成部分，其主要用來(lái)對(duì)線性關(guān)系進(jìn)行闡述與表達(dá)，在當(dāng)前社會(huì)中的應(yīng)用較為普遍。由此可知，微分幾何控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對(duì)線性化控制情況的表達(dá)。風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)本質(zhì)上就是一個(gè)非線性系統(tǒng)，而其在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中勢(shì)必會(huì)受到風(fēng)能參數(shù)的動(dòng)態(tài)化影響。因此，微分幾何控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用必須解決非線性關(guān)系這一問(wèn)題，隨后再向雙饋發(fā)電機(jī)發(fā)揮操作指令，然后結(jié)合發(fā)電機(jī)的反應(yīng)情況來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，確保有效捕捉風(fēng)能，滿足風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)要求。通過(guò)對(duì)微分幾何控制技術(shù)的應(yīng)用，就能夠?qū)L(fēng)力發(fā)電機(jī)非線性關(guān)系轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，將非恒速發(fā)電機(jī)組控制操作化繁為簡(jiǎn)。與此同時(shí)，微分幾何非線性控制技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用難點(diǎn)在于計(jì)算難度較大，且具有一定局限性。

3 專家系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

專家系統(tǒng)的本質(zhì)是一種較為智能的推理程序，是基于對(duì)人類推理思維的真實(shí)模擬來(lái)應(yīng)對(duì)相關(guān)問(wèn)題的一種智能系統(tǒng)，其實(shí)際運(yùn)行還依賴于專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備、推理相關(guān)模塊與各領(lǐng)域知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的儲(chǔ)備等，以便為實(shí)際問(wèn)題提供一種合理解釋。因此，其常被用于故障問(wèn)題的判斷。風(fēng)電機(jī)組系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其中任一子系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)故障問(wèn)題，都會(huì)對(duì)其整體運(yùn)行造成不良影響，而專家系統(tǒng)在其中的應(yīng)用，能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)其故障的準(zhǔn)確判斷。在實(shí)際工作中，發(fā)揮神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)來(lái)對(duì)機(jī)組電流信號(hào)與相關(guān)特征向量就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)故障的精確診斷。而模糊專家系統(tǒng)這一系數(shù)就是在各個(gè)風(fēng)電機(jī)組區(qū)域轉(zhuǎn)矩控制與變槳控制的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，其能夠用來(lái)對(duì)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。鑒于風(fēng)電機(jī)組是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，能夠引發(fā)機(jī)組振動(dòng)的因素較多，故障隱患問(wèn)題也較多，且不同故障問(wèn)題可能會(huì)在同一時(shí)間段爆發(fā)出來(lái)。這種情況下，就導(dǎo)致專家控制系統(tǒng)必須注重與傳統(tǒng)控制方法的有機(jī)結(jié)合，以便推動(dòng)其綜合化發(fā)展。

4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也就是非線性映射技術(shù)，其在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的抗逆能力、自組織能力與容錯(cuò)能力等，同時(shí)其還能夠?qū)m應(yīng)不確定系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行準(zhǔn)確學(xué)習(xí)。風(fēng)速具有動(dòng)態(tài)變化特征，而風(fēng)速的預(yù)測(cè)是否準(zhǔn)確與預(yù)測(cè)使用方法、預(yù)測(cè)地點(diǎn)以及預(yù)測(cè)周期等都有著一定關(guān)系。在實(shí)際工作中，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，能夠有效降低功率波動(dòng)率。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器與發(fā)電機(jī)預(yù)測(cè)模型之間的有機(jī)結(jié)合，實(shí)際上就是將BP算法與遺傳算法的優(yōu)勢(shì)融合于一體，進(jìn)而形成的一種新型BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，其風(fēng)能捕捉能力極強(qiáng)。為此，這種新型的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法能夠?qū)︼L(fēng)電機(jī)組齒輪故障問(wèn)題進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，診斷結(jié)果的準(zhǔn)確度較高。與此同時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的合理運(yùn)用，還能夠有效提升風(fēng)電機(jī)動(dòng)力性能，確保實(shí)現(xiàn)對(duì)電能質(zhì)量的優(yōu)化提升。

5 最優(yōu)控制智能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的運(yùn)用

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行受風(fēng)能動(dòng)態(tài)影響極大，因此風(fēng)力機(jī)電系統(tǒng)也就具有較強(qiáng)的不確定性，而其平衡點(diǎn)也會(huì)受風(fēng)速變化的影響而變化不定。數(shù)學(xué)模型構(gòu)建的難度較大，對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)的控制效果極佳。但實(shí)際上，僅依據(jù)工程附近線性模型來(lái)進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)是無(wú)法滿足風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)性能的要求的。由于不同形式的線性方法與動(dòng)態(tài)線性大致相同，反饋線性能夠有效保證精確化線性的范圍。而在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，無(wú)論有無(wú)功率都必須對(duì)負(fù)載情況來(lái)作出反映，轉(zhuǎn)子電流也會(huì)隨之發(fā)生變化，而其與小電功率波動(dòng)要求之間的沖突主要表現(xiàn)為如何實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)控制狀態(tài)。而通過(guò)對(duì)最優(yōu)控制智能技術(shù)的合理應(yīng)用，就能夠?qū)@些不可控的影響因素或變量進(jìn)行充分分解與線性化處理，進(jìn)而提升其對(duì)風(fēng)能的捕捉效率與利用效率。與此同時(shí)，在風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)中運(yùn)用最優(yōu)控制智能技術(shù)，也就是通過(guò)對(duì)反饋線性化與跟蹤控制應(yīng)用的充分結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速變化情況的有效控制，并確保在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速跟蹤風(fēng)速變化下，實(shí)現(xiàn)葉尖速比的最優(yōu)狀態(tài)，確保對(duì)額定風(fēng)速風(fēng)能的有效捕獲，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的有效控制。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)環(huán)保工作的進(jìn)一步展開(kāi)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用也愈發(fā)普及。在這種大環(huán)境下，相關(guān)單位及工作人員就應(yīng)以信息化控制為方向來(lái)對(duì)風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]任麗娜，焦曉紅，邵立平.風(fēng)力發(fā)電機(jī)速度跟蹤自適應(yīng)控制研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2013，30（10）.

[2]鄭雪梅，李琳，徐殿國(guó).雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低壓過(guò)渡的高階滑膜控制仿真研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，32（27）.

[3]趙國(guó)材，周前程.風(fēng)能變換系統(tǒng)在電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)中的應(yīng)用仿真[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2012（06）.

作者簡(jiǎn)介：朱煥榮（1979-），女，河北青縣人，碩士研究生，工程師，研究方向：電氣工程與自動(dòng)化。