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摘要：中国作为物产丰富的大国，给风力发电带了先决性条件，风力发电显得至关重要，不但能够推动我国电力行业稳步健康发展，还能够促使国家经济稳定繁荣。本文对风力发电机运行安全性进行了分析，并探索了风力发电控制技术及未来发展，以供借鉴。
关键词：风力发电机；控制；技术
1 目前风力发电现状
风能作为目前被大力推广的清洁能源之一，风力发电最显著的问题是对电网和电能质量影响相对较大。由于风向改变具有较强的随机性，速度也具有随机性，所以导致电能和负荷变化不一。若是电网规模相对较小，风力发电的稳定性也会相对较低；若是电网规模相对较大，就会导致电能的质量受到影响。所以，目前我国各个风力发电企业所运用的设备较为关键，设备具有较强的复杂性，需要对风力发电过程进行控制，从而满足风力发电要求。
2 风力发电机组运行安全性的分析
2.1 运行环境恶劣
在风力发电机组运行的过程中由于设备长期处于野外露天的环境，其工作环境非常的恶劣。同时风力资源并不是人为能够控制的，因此在一些极端恶劣的天气情况下，就会遇到机组承载超负荷的情况。风力发电机组的运行安全随时可能会受到周围环境的影响，为了确保发电机组的质量，就需要加强对发电机组的科学实验分析。通过对发电机组材料的耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能进行合理的分析，检测之后保证发电机组的使用寿命以及使用安全。
2.2 风机的设计
对于风力发电机组运行的过程中使用的变浆距技术可以有效的减少运行过程中承载的荷载能力。同时，在无风的环境中也可以实现自动的调整。在发生风力资源的时候，可以保证风机的运行稳定与安全。在实施风机系统控制的过程中可以利用不同的独立叶片变桨结构来保证机组运行的稳定。即使在遇到极端恶劣的环境情况下，也能够有效地保护发电机组不受到破坏。通过风机记住制动以及刹车系统确保风机的叶片合理的使用。同时，风机在运行的时候其动态荷载会超过静态荷载。所以在天气恶劣的环境下工作人员就需要对风机进行提前保护，确保发电机组的设备安全。
2.3 风力发电机组的安全保护系统
在风力发电机组运行的过程中，需要对机组进行对应的保护措施。通过合理的自动化控制系统实现发电机组在无人值班看管的环境下，可以实现自动运行。同时，对运行中的数据进行实施监控，分析并且上传的控制系统中。另外，在风力发电机组自动控制的过程中，可编程控制器是主要的核心要素。其中涉及到PLC 技术、各种传感器、控制器以及执行设备等等，通过对应的传感器将数据进行合理的收集，并且上传到控制中心。然后通过合理的计算处理分析，执行设备发出质量，确保风力发电系统的稳定运行。
3风力发电控制技术
3.1电力电子转换器控制技术
作为电子转换器在风力发电系统进行应用，必须要具有以下几个特征：首先，需要具有比较广的使用面，能够在各种风力发电过程中得到有效利用；其次，还需要比较高的传输效率，能够有效进行传输之外还需要进行功率因素改变的处置；最后，还需要比较高的安全性能，从而能够有效地保证功率，有效地运转。只有满足以上几个方面的特征，才能够有效地进行电子转换器的设置，达到公共的发电控制系统的需求。
3.2风轮控制技术
①通过功率信号反馈进行控制。风轮在运行状态下，功率和实际风力条件的变化一致，分析功率关系，绘制最大功率的曲线图，就可以通过功率信号来控制风轮运行。实际操作过程中，还要比较最大功率和系统的客观输出功率，获得二者的差值，然后再调整风轮的桨距，最大限度的提高风轮的运行效率。这种控制技术的成本较低，但缺点是很难在风机运行的状态下获得最大功率的曲线。②叶尖速比的管控。在风力的影响下，风轮中的风叶尖端在转动时会产生线速度，即叶尖速。叶尖速比用来表示叶尖速以及时间范围内的风速比值。控制叶尖速比值就能很好的控制叶尖速比，继而控制风机运行。
由于风速不一致，因此很难明确最理想的叶尖速比，所以要适度改变叶尖速，调节好风轮的转矩，以更好的调整风轮外边缘速度，以优化叶尖速比。
3.3 H∞ 鲁棒控制技术
H∞鲁棒控制技术是以Hardy 空间作为理论依据的，通过个别性能指标来优化无穷范数，从而得到具有鲁棒功能的控制器。H∞鲁棒控制可以有效从护理多变量，基于严谨、精确的数学基础来解决建模初期产生的误差。在风能激励的情况下，H∞的相应范数最小，控制系统的输出非常稳定，对风力发电机组而言，H∞ 鲁棒控制技术十分重要，如果风向和风速并不稳定，而且频繁改变，就可通过H∞ 鲁棒控制原理来控制变速恒频的风力发电系统，实现系统对风能的快速跟踪，以最大限度的提高风能利用效率和捕获风能的效率。
3.4模糊控制技术
这是一种最具有代表性的智能控制技术，其技术理论为模糊推理及语言规则，属于高级控制技术，该技术不会受到非线性因素的影响，具有很强的鲁棒性。通过模糊控制风力发电机组，能够显著提高风能的利用率，还能实现最大功率的追踪，而且还具有变速恒频优势。正是因为模糊控制技术的优点十分突出，所以在该技术不断发展的过程中，融入了人工智能、仿人智能、神经元网络等各种技术，对于风力发电机组控制技术的智能化发展具有重要意义。在变桨距并网型风力发电机组中运用该技术，可以全面改善控制系统的动态性，有效控制踢叶尖速比、风力机的转速和风轮桨距角，保证风力发电机组能够输出恒定频率、恒功率。与PID 控制器相比，模糊控制技术能够更好的减轻个抖振问题，提高发电机组的运行效率和质量。
4风力发电控制技术的发展前景
4.1海上风电场技术
内陆地区的风力资源受到很多条件的制约，如地形环境、天气气候等，相较于内陆地区，海上环境的风力资源十分丰富，而且对于风力发电来说十分重要的风向问题也很好解决，海上的风向更加稳定，环境较为单一，不会对发电稳定性造成太大的影响，因此，海上风电场的建设是未来发展的重要方向。但目前在海上风电领域很多技术还没有得到有效地解决，例如风电系统保护技术、海上风电场协调控制技术、海上风电场运输技术，因此，在这些重要问题得到解决之后，海上风电场将会成为风力发电的重要来源。
4.2最大风能的捕获技术
使风力发电机的转速达到理论最大值是目前技术领域研究的主要方向，为了在保持最大转速的同时能够保持风力发电机的稳定性，就要持续、实时地进行并网开关调节。持续地调整发电机的扭转功率和桨距是风力发电机在运行过程中获得最大运转效率的主要手段，只有这样才能让风力发电技术迅速发展。
4.3大容量的风电系统
目前，电力资源是维持社会运转的基本能源，人们对电力资源的需求量也在不断增加，风力发电系统当中重要的设备便是大容量的风电系统。要使电力能够最大程度地存储，使风力发电机发挥最大的试用效率，使电力资源能够真正地得到有效使用，为风力发电带来最大的经济效益。但大容量的风电系统是横亘在目前风电研究领域的一大难题，难度较高，但是如果该技术得到了突破，将会带动风力发电行业向前迈进一大步。
5结语
综上所述，随着国内对于风力发电的研究与应用的逐步开展，类似于风力发电机，控制风电系统，都得到了一定的进步与突破。为了使风力发电系统得到有效开发与应用，需要深入对于相关的技术设备进行研究，采取合理的安全技术，实现机组设备的有力防护，提高风力发电的生产效率，为我国生活生产提供足够的电力能源支撑。
参考文献：
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