Page 145 - 新能源风力发电技术与自动化技术研究

第四章 风力发电机组控制与调度

角，形成涡流。若受到外界因素的影响而使输出功率发生变化，桨叶的被动失速
将失去控制，而且风轮的叶片重量较大，如果有的部件受力大，极易出现损坏情
况，降低发电机的运行效率。因此，需要进一步简化风力发电机系统，优化系统

控制技术。以下是几种常见的风力发电控制技术。
（一）定桨距失速风力发电技术
自 20 世纪 80 年代起，定桨距风力发电机组在风力发电领域得到应用，该系
统解决了以前的风力发电机存在的并网、运行安全与可靠方面的问题，主要利用

空气制动技术、软并网技术、自动与偏行解缆技术，通过在安装时固定桨叶节距
角，限制发电机的速度，并借助桨叶自身特点来限制发电机的输出功率。当风速
超过额定转速时，桨叶能够凭借叶片特有的翼型结构，通过失速调节自动保持额
定输出功率。在遇到大风时，流过叶片背风面的气流会出现絮流情况，使叶片气

动效率降低，不利于能量的捕获，发生失速。因为失速是一个十分复杂的空气动
力学过程，当遇到不稳定的风环境时，难以准确计算失速效应，所以该技术不适
用于大型风力发电机的控制工作。
（二）变桨距风力发电技术

基于空气动力学，若风速太快，可以通过调节桨叶节距，合理改变气流对叶
片攻角，以此来改变风力发电机组，获得空气动力转矩，确保发电机输出功率的
可靠性。利用变桨距调节方法，能够让风机输出功率曲线平滑。在风吹过时，相
对于失速调节，地基、叶片及塔筒对风力发电机的影响更小。

（三）电力电子变换器控制技术
电力电子变换器控制技术主要用于大型风力发电机控制。电力电子变换具备
很高的风能能量转换率，在风能转换以后，依然具备很高的传输效率和安全性，
也可以进一步降低无功效率。电力电子变换器拥有较大的功率范围、较高的运行

功率，而且成本相对较低。在风电系统中设置 PWM 整流器，能够更好地控制最
大功率，可以利用矢量控制手段解决整流器有功功率与无功功率的问题，使无功
功率满足整流器的运行要求。
（四）风轮控制技术

在风力发电机运行过程中，需要在利用风能的同时，尽量减少其中的能量消
耗。对于风轮而言，应积极创新和优化相关技术手段，以控制叶尖速比。在风力
作用下，风轮的叶间转动速度是叶尖速，叶尖速和时间的比值是叶尖速比，通过

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