風能轉換系統的現狀與趨勢

    變速風力發電機是目前最常用的WECS。與恒速風力發電機相比，它具有很多優勢。首先最重要的是，發電系統與電網頻率之間的解耦使得控制和優化運行更加靈活。當然，這是以電力電子變流器的使用為代價的，它們是發電機和電網之間的連接裝置。實際上，正是由于電力電子變流器，使得變速操作成為可能。在實現更高的風能普及水平方面，由變速操作提供的高可控性是一個功能強大的優勢（Srensen等，2005年;HansenandHansen，2007年）。

    變速操作允許風力發電機在最高氣動力效率下不斷調整其轉速（加速或減速）。設計恒速風力發電機時，是在一種風速下實現最大的氣動力效率，而變速風力發電機可以在一個很寬的風速變化范圍內實現最大氣動力效率。此外，變速運行可以為了實現不同的目標而采用先進的控制策略，例如減少機械應力，減少噪聲。

    功率控制能力指的是風力發電機的氣動力性能，特別是在功率限制運行范圍內。所有的風力發電機都具有某種功率控制功能。

    1.3失速控制WECS

    功率控制最簡單的形式是在在高風速下沒有改變葉片的幾何形狀通過利用失速效應而減少氣動力效率。隨著風速的增加，旋翼氣動力“自然”的驅動機艙內的轉子轉動。這種方法的關鍵在于葉片輪廓的特殊設計。此設計在額定功率附近提供了攤位效應，而且沒有不期望的氣動力特性。這一功率控制方法的缺點是：由風力引起了較高的機械應力，隨著空氣密度和電網頻率的變化，協助啟動和最大穩態功耗的值并沒有變化。

    1.4變槳距控制WECS和主動失速控制WECS

    另一種控制功率的方法是改變槳距角從而改變葉片的幾何形狀。

除了獲得最大功率和可靠性問題，控制的重點在于當地的電力系統穩定性和功率傳輸情況（波動、諧波等）。
    在某些情況下，混合系統中所包含的發電機共同向一條公共的直流母線供電。這時，問題是全面控制系統以確保電力供應的連續性，同時符合使用要求。后者涉及到系統元件的使用壽命，這些元件決不能受控制行為（例如蓄電池的充放電周期的穩定性，柴油發電機的開關規律等）的影響。

    4結論

    目前在WECS控制中所面臨的挑戰是，在電能來源——風非常不規律的情況下要確保電能傳送有非常高的質量。現代風力發電系統都配有控制和監督子系統來進行監督控制和數據采集(SCADA)。一般來說，有三個低級別的控制系統，在下面將對他們進行簡單的介紹。

    變槳控制是一種日趨成熟、并被逐步廣泛應用的技術。經典的PI控制和優化控制結構已經在工業應用中得到良好的應用。在變速運行的發電機控制方面，文獻提供了眾多的控制技術以期在實際中得到應用。但是，這些控制技術當中并沒有經典的技術，例如被風力發電機集成器廣泛應用。目前還沒有建立統一的變速控制策略，并且實際中實際上只是應用了最基本的控制策略。另外，目前正在加緊研究電網的界面控制和輸出功率調節，因為電網連接標準一直在不斷的改變。控制目標，問題的形成和解決方案都極大的依賴于目前的發電機結構，當地的公共電網，操作體制（即孤島或聯網）等。