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摘要：社会在高速发展，能源问题日益突出，风力发电作为一种新型环保能源受到广泛关注和大力提倡，而风力发电控制系统是风力发电的一个重要环节和关键技术，将现代控制技术应用到该系统中是大势所趋，也是必然。
关键词：风力发电系统；控制技术；发展
1风力发电设备
风力发电系统是在能源紧缺的背景下研究出来的，该系统是以可再生能源作为研究与发展的方向，在保证电力供应的前提下，最大限度的利用了风能或者太阳能，这可以降低发电的成本，还可以保证电力行业的可持续发展。风力发电系统是由多种设备构成的，其中比较主要的是并网型风力发电机组，由于我国风能利用技术还不够完善，所以，一般大型化并网型风力发电机组都是引进外国制造的设备，这增加了风力发电系统运行的成本。采用大型化发电机组可以提高风能的利用率，也可以提高占地使用的效率。目前，商业化并网主流机型2-2.5mw,当前国外在研制的单台最大机组8-10mw。在应用新型材料以及技术后，我国风力发电技术将不断提高，系统发电的能力也将大大提高，我国制造工业在风力发电机制造中取得了一定成绩，发电机、机舱、液压系统都是由国内制造的，但是对于并网风力发电机，却一直采用的是进口的方式，在未来风力发电系统控制技术的发展研究中，并网风力发电机组将是主要的研究对象。
2风力发电过程中存在的问题
风力发电对于能源节约以及环境保护的重要性不言而喻，但受自然环境等多种因素的影响，其在过程中仍存在一定的问题，主要体现在以下方面：
2.1电网质量得不到保证
风力发电具有一定的不稳定性，这是导致电网质量得不到保证的主要原因。显而易见，风力发电主要是通过对风资源的利用而实现发电的过程，风资源本身具有很大的不稳定性，其速度以及方向均不固定，因此，若无法对其进行合理的控制，在上述两方面因素发生变化时，电力负荷以及电能均会产生一定的变化，如变化过大，超过了电网所能够承受的范围，电网质量便会受到影响。
2.2风力发电系统构成情况复杂
受技术水平等因素的影响，目前我国风力发电系统的构成情况以及动态特性都十分复杂。作为两种主要系统模型，线性模型与非线性模型在风力发电过程中均有所应用，但由于两者在功能的发挥以及对于环境的要求方面有所不同，因此采用传统的技术手段，统一对其进行技术控制，必定无法充分满足两种模式下风力发电系统的运行需求，由此可见，将新的控制技术应用到系统中已经开始变得尤为必要。
3风力发电电气控制技术的应用
风力发电电气控制技术主要包括变速风力发电技术、变桨距风力发电技术、主动失速风发电技术以及定桨距失速发电技术四种，四种技术分别凭借不同的原理而实现，主要体现在以下方面：
3.1变速风力发电技术
通常情况下，风力发电机在运行过程中其速度均保持平衡与稳定，针对这一特点，一旦自然界中的风速发生了变化，其运行情况以及发电频率便会受到影响。变速风力发电技术的应用能够使上述问题得到有效解决。在这一技术的基础上，发电机的转速能够根据风速的代销做出调整，在风速较大时，为了避免功率过大而引起电网的损坏，发电机能够根据风速情况自行实现转速调整，进而使功率得以平衡。我国国土面积较大，采用这一技术能够有效的适应不同地区的不同风速情况，因此，将其应用到风力发电过程中很有必要。
3.2变桨距风力发电技术
变桨距风力发电技术的原理在于通过对桨叶角度的调整，实现对较大的功率的调整，相对于其他电气控制技术而言，这一技术的应用所使用的材料整体重量较轻，因此即使发生外力影响，其所受到的危害也相对较小，对于风力发电持续性的保证能够起到一定效果。但该技术同样具有缺陷，主要体现在对成本要求高这一方面。从长远的角度看，在未来，随着对该技术科研力度的加大，其成本必定能够得到有效的减少，同时其应用范围也必定能够得到扩大。
3.3定桨距失速发电技术
定桨距失速发电技术是在传统风力发电技术的基础上发展起来，通过对叶片结构的改良，实现对功率的控制的一种技术。在将其应用到实际风力发电过程中后发现，该技术能够达到有效控制功率的目的，但基于其本身叶片重量的影响，该技术下风力发电的整体效率却无法得到保证。变桨距风力发电技术是对定桨距风力发电技术的改良，解决了其中存在的桨叶重量过大的问题。
3.4主动失速发电技术
为解决定桨距失速发电技术中存在的风力发电效率不高的问题，并解决变桨距失速发电技术中存在的对成本要求过高的问题，主动失速发电技术出现。在综合考虑上述两种技术的优势的基础上，主动失速发电技术对两者的优势进行了继承，并对其缺陷进行了优化与改良，最终使得两种技术下存在的缺陷得到了解决。总的来说，该技术的原理在于根据桨距角在不同情况下的变化去控制风能的捕获量以及速度，理论上看，具有较高的应用价值，但从实践的角度看，其很容易造成更加严重的失速，最终使得功率脱离控制，而对整个电网的运行造成不良影响。解决上述技术存在的缺陷是未来风力发电领域必须研究的主要内容。
4风力发电机组控制策略的发展
风能是一种能量密度低、稳定性较差的能源，由于风速、风向的随机性变化，导致风力机叶片攻角不断变化，使叶尖速比偏离最佳值，风力机的空气动力效率及输入到传动链的功率发生变化，影响了风电系统的发电效率并引起转矩传动链的振荡，会对电能质量及接入的电网产生影响，对于小电网甚至会影响其稳定性。风力发电机组通常采用柔性部件，这有助于减小内部的机械应力，但同时也会使风电系统的动态特性复杂化，且转矩传动模块会有很大振荡。目前，对风力发电机的控制策略研究根据控制器类型可分为两大类：基于数学模型的传统控制方法和现代控制方法。传统控制采用线性控制方法，通过调节发电机电磁转矩或桨叶节距角，使叶尖速比保持最优值，从而实现风能的最大捕获。对于快速变化的风速，其调节相对滞后。同时基于某工作点的线性化模型的方法，对于工作范围较宽、随机扰动大、不确定因素多、非线性严重的风电系统并不适用。
结语：
随着我国能源的日益短缺的形势极其严峻，再加上一些地区已经出现了很多电能供应不足的情况，风力发电机的运行与控制研究越来越受到人们的重视，虽然该系统的维护成本比较高，但是风力发电机为我们人类带来的优势是不可忽视的，鉴于其不仅可以推广电力的使用，而且可以减少环境的污染，故将其发展是非常必要的。
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