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摘要：风力发电变桨控制技术作为一个研究热点存在于风力发电相关技术当中。为在真正意义上实现对风能转换效率的有效控制，我们必须借助变桨控制技术，这也是改善电能质量的重要手段，在保证风力发电机大风素食安全稳定运行风力发电变桨控制技术也起着不可替代的重要作用。因此我们说也可借助该种技术促使风力发电并网时的不利影响得到有效减少，最终保障其输出功率实现最大限度的发挥。
关键词：风力机：变桨距控制；PI控制；模糊控制；砌强神经网络
风能作为一种污染的绿色能源现阶段已经受到世界各国的高度重视。分布广泛、取之不尽是风能的明显特征与优势，在人类不断发展过程当中，对能源的需求量也呈现出日益增长的状态，这些生态环境所提出来的要求也越来越高。在不断发展过程中计算机技术、控制技术以及空气动力学等发展速度也较为迅猛，这也是风力发电技术得到长远进步的原动力，风电机组装机容量在原有基础上的大幅提升和实现对上述现象的直观体现，其功率控制方式也在发生不同程度的变化。
一、风力发电发展现状
通过对比风电与水电以及火电后我们可以发现收到现阶段技术条件的影响，我国风电工作损在相当大的劣势。其中主要包括电能质量、造价控制技术以及设备制造等。这也是我国风力发电理论以及应用研究与西方发达国家之间存在较大差距的主要原因。在研究大型风机机组技术的过程中普遍存在较为薄弱的现象，只能实现对定桨距以及失速型风力发电机制造技术的基本掌握。需要注意的是主动失速控制技术、变桨距控制技术、变速恒频运行以及直驱风力发电机技术等都是风力发电机所涉及的主要内容。
也就是说在实际进行风力发电的过程当中必须实现对上述问题的有效解决。因上述条件不能得到有效满足，所以我国大型风力发电机只能依靠国外进口产品，这不仅是耗费大量资金的表现，同时也导致后期维护工作得到顺利开展，这要求我们必须在提高重视程度的基础上借助科学措施与手段实现对上述现象的彻底改善，这对我国风力发电机国产化以及持续开发风能的进一步发展打下坚实的基础。
二、力发电系统变桨控制技术的研究
在实际研究风力发电。变桨控制技术的过程当中，我们必须注意结合实际情况，并和学借鉴国外先进技术。我们在这一过程中主要结合1.5MW直驱型永磁同步风力发电机系统对变桨距控制技术的原理、可行性以及应用前景进行进一步探讨，最终促使变桨距控制策略得到有效确定。
1.风力发电机组数学模型的建立及仿真
风力发电机系统的数学模型描述了整个风电系统的动态行为。通过分析直驱型永磁同步风力发电机的组成和运行特性，讨论并分析了风力发电机系统各个组成机构的数学模型，建立風轮及传动系统的空气动力学仿真模型，并根据风力机系统的特性，结合实际情况对仿真进行了适当的修正；建立d.q坐标系下永磁同步发电机的仿真模型；建立变桨执行机构的仿真模型。
结合万德风力发电股份有限公司1.5MW二W78直驱型永磁风力发电机，对建立的风力发电机系统仿真模型参数进行设置。通过在MATLAB实验平台的仿真实验，检验了风力发电系统的修正模型。
2.变桨距控制器的设计与分析针
对风力发电机系统大惯性，大滞后的特点，论文设计了变桨距控制器及功率调控算法。论文尝试使用传统PI控制算法及自适应模糊PI控制算法，并在MATLAB仿真平台上检验了各种控制算法的性能和及其响应特性。通过对比分析选择合适的控制算法，保证风机安全稳定运行以及设备的最佳利用率，并争取更大的发电量。
3.基于神经网络的预测控制
考虑到风力发电机系统非线性，多干扰的特点，论文同时尝试使用神经网络技术解决风力机系统的功率控制问题。通过建立风力机系统桨距角的神经网络预测模型，设计了基于神经网络的桨距角控制器，并对风力机的功率进行了预测控制。实验结果表明神经网络技术在风力发电方面具有一定的应用价值。
三、变桨控制基本原理
1.风电机组运行状态与定桨距
风力发电机组相比，变桨距风力发电机组可以在额定功率点以上输出平稳的功率。变桨距风力发电机的功率调节很大程度上是依靠桨叶节距角的调节来实现。根据变桨控制系统所起的作用以及风力发电机组的功率状态，可以将风力发电机组的运行状态分为三个阶段，即启动状态、欠功率状态和额定功率状态，下面对风力发电机系统各个状态做简要的分析：
2.启动状态风力发电机系统
在静止的时候桨距角为90。，此时气流对桨叶不产生切向力也没有转动力矩，整个桨叶相当于_块阻尼板。当达到切入风速时，变桨控制系统调节桨叶向0。方向转动，桨叶受到气流的推力带动风轮开始转动。在发电机并入电网前，风力机的转速控制器按照发电机转速的变化率给出速度的参考值硝，变桨控制系统根据v、r，调整风力机的桨距角，从而实现功率控制。为了确保平稳并网，同时保证对电网的冲击尽可能小，变桨控制系统可以在一定时间内，保持发电机转速在同步转速附近，而寻找最佳并网时机。
早期的变桨距风力发电机在并网前对桨叶的节距角不进行控制，并网前桨距角保持在与同步转速对应的角度。当发电机的转速上升到同步转速后，变桨控制系统开始工作。转速控制器的给定值是恒定的，即同步转速。转速反馈信号与同步转速进行比较，当达到同步转速的时候，桨叶就向迎风面积减小的方向转动；反之，向迎风面增大的方向转动。
3.欠功率状态
欠功率状态是指低于额定风速时，风力发电机系统在额定功率以下工作的一种状态。在风速较低时，发电机的输出功率未达到额定功率时，应尽可能将风能转化为电能。此时，风力发电机系统的输出功率取决于桨叶的气动特性，采用的是最佳转速控制。
结语：
完成了风力发电机系统的建模。本论文中所研究的直驱型永磁同步风力发电机系统的简化模型主要包括风轮及传动系统、永磁同步发电机、简化的转速控制器、变桨距执行机构几个部分。论文基于MATLAB实验平台，建立了风力发电机系统各组成机构的数学模型。充分考虑到风力发电机系统大惯性、大滞后特性，对系统模型进行适当的修正。
参考文献：
[1]林长斌.大功率风力发电机液压变桨距系统设计与动态特性分析[D].沈阳工业大学，2015.
[2]汤彪.兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计[D].湖南大学，2011.
关键词：风力机：变桨距控制；PI控制；模糊控制；砌强神经网络
风能作为一种污染的绿色能源现阶段已经受到世界各国的高度重视。分布广泛、取之不尽是风能的明显特征与优势，在人类不断发展过程当中，对能源的需求量也呈现出日益增长的状态，这些生态环境所提出来的要求也越来越高。在不断发展过程中计算机技术、控制技术以及空气动力学等发展速度也较为迅猛，这也是风力发电技术得到长远进步的原动力，风电机组装机容量在原有基础上的大幅提升和实现对上述现象的直观体现，其功率控制方式也在发生不同程度的变化。
一、风力发电发展现状
通过对比风电与水电以及火电后我们可以发现收到现阶段技术条件的影响，我国风电工作损在相当大的劣势。其中主要包括电能质量、造价控制技术以及设备制造等。这也是我国风力发电理论以及应用研究与西方发达国家之间存在较大差距的主要原因。在研究大型风机机组技术的过程中普遍存在较为薄弱的现象，只能实现对定桨距以及失速型风力发电机制造技术的基本掌握。需要注意的是主动失速控制技术、变桨距控制技术、变速恒频运行以及直驱风力发电机技术等都是风力发电机所涉及的主要内容。
也就是说在实际进行风力发电的过程当中必须实现对上述问题的有效解决。因上述条件不能得到有效满足，所以我国大型风力发电机只能依靠国外进口产品，这不仅是耗费大量资金的表现，同时也导致后期维护工作得到顺利开展，这要求我们必须在提高重视程度的基础上借助科学措施与手段实现对上述现象的彻底改善，这对我国风力发电机国产化以及持续开发风能的进一步发展打下坚实的基础。
二、力发电系统变桨控制技术的研究
在实际研究风力发电。变桨控制技术的过程当中，我们必须注意结合实际情况，并和学借鉴国外先进技术。我们在这一过程中主要结合1.5MW直驱型永磁同步风力发电机系统对变桨距控制技术的原理、可行性以及应用前景进行进一步探讨，最终促使变桨距控制策略得到有效确定。
1.风力发电机组数学模型的建立及仿真
风力发电机系统的数学模型描述了整个风电系统的动态行为。通过分析直驱型永磁同步风力发电机的组成和运行特性，讨论并分析了风力发电机系统各个组成机构的数学模型，建立風轮及传动系统的空气动力学仿真模型，并根据风力机系统的特性，结合实际情况对仿真进行了适当的修正；建立d.q坐标系下永磁同步发电机的仿真模型；建立变桨执行机构的仿真模型。
结合万德风力发电股份有限公司1.5MW二W78直驱型永磁风力发电机，对建立的风力发电机系统仿真模型参数进行设置。通过在MATLAB实验平台的仿真实验，检验了风力发电系统的修正模型。
2.变桨距控制器的设计与分析针
对风力发电机系统大惯性，大滞后的特点，论文设计了变桨距控制器及功率调控算法。论文尝试使用传统PI控制算法及自适应模糊PI控制算法，并在MATLAB仿真平台上检验了各种控制算法的性能和及其响应特性。通过对比分析选择合适的控制算法，保证风机安全稳定运行以及设备的最佳利用率，并争取更大的发电量。
3.基于神经网络的预测控制
考虑到风力发电机系统非线性，多干扰的特点，论文同时尝试使用神经网络技术解决风力机系统的功率控制问题。通过建立风力机系统桨距角的神经网络预测模型，设计了基于神经网络的桨距角控制器，并对风力机的功率进行了预测控制。实验结果表明神经网络技术在风力发电方面具有一定的应用价值。
三、变桨控制基本原理
1.风电机组运行状态与定桨距
风力发电机组相比，变桨距风力发电机组可以在额定功率点以上输出平稳的功率。变桨距风力发电机的功率调节很大程度上是依靠桨叶节距角的调节来实现。根据变桨控制系统所起的作用以及风力发电机组的功率状态，可以将风力发电机组的运行状态分为三个阶段，即启动状态、欠功率状态和额定功率状态，下面对风力发电机系统各个状态做简要的分析：
2.启动状态风力发电机系统
在静止的时候桨距角为90。，此时气流对桨叶不产生切向力也没有转动力矩，整个桨叶相当于_块阻尼板。当达到切入风速时，变桨控制系统调节桨叶向0。方向转动，桨叶受到气流的推力带动风轮开始转动。在发电机并入电网前，风力机的转速控制器按照发电机转速的变化率给出速度的参考值硝，变桨控制系统根据v、r，调整风力机的桨距角，从而实现功率控制。为了确保平稳并网，同时保证对电网的冲击尽可能小，变桨控制系统可以在一定时间内，保持发电机转速在同步转速附近，而寻找最佳并网时机。
早期的变桨距风力发电机在并网前对桨叶的节距角不进行控制，并网前桨距角保持在与同步转速对应的角度。当发电机的转速上升到同步转速后，变桨控制系统开始工作。转速控制器的给定值是恒定的，即同步转速。转速反馈信号与同步转速进行比较，当达到同步转速的时候，桨叶就向迎风面积减小的方向转动；反之，向迎风面增大的方向转动。
3.欠功率状态
欠功率状态是指低于额定风速时，风力发电机系统在额定功率以下工作的一种状态。在风速较低时，发电机的输出功率未达到额定功率时，应尽可能将风能转化为电能。此时，风力发电机系统的输出功率取决于桨叶的气动特性，采用的是最佳转速控制。
结语：
完成了风力发电机系统的建模。本论文中所研究的直驱型永磁同步风力发电机系统的简化模型主要包括风轮及传动系统、永磁同步发电机、简化的转速控制器、变桨距执行机构几个部分。论文基于MATLAB实验平台，建立了风力发电机系统各组成机构的数学模型。充分考虑到风力发电机系统大惯性、大滞后特性，对系统模型进行适当的修正。
参考文献：
[1]林长斌.大功率风力发电机液压变桨距系统设计与动态特性分析[D].沈阳工业大学，2015.
[2]汤彪.兆瓦级直驱永磁风力发电机组变桨距控制系统设计[D].湖南大学，2011.