MW级变桨距风电机组叶片转矩计算与特性分析

以叶素-动量理论及其修正方法为理论基础,以某MW级水平轴式风电机组为研究对象,建立MW级风电机组叶片转矩特性数学模型,对计算算法进行了分析与讨论.获得了来流风速切变条件下,诱导因子变化规律以及叶片载荷、叶轮转矩、机械功率、风能利用系数等计算结果,与风电机组实际状况基本吻合.计算结果表明,单个叶片承受周期性交变载荷,而风轮合转矩波动量较小,在满足风电机组功率稳定输出性能指标的同时,期望改善叶片载荷状况,延长其寿命,应采用独立变桨技术.     

大型风电机组独立变桨控制技术研究

通过对风力机简化模型的分析,推导出风力机的运动方程和输出方程;通过卡尔曼坐标变换将塔架前后运动方程和载荷输出方程所代表的线性时变系统解耦为线性时不变系统,在此基础上提出带3个独立控制环的独立变桨控制策略;利用"GH Bladed"软件对独立变桨控制策略进行仿真试验研究,仿真试验结果表明,采用独立变桨控制技术不但能实现转速控制功能,还能有效减小叶片根部挥舞力矩、轮毂倾翻力矩、偏航力矩的波动,从而能有效降低变桨轴承、主轴、轮毂、偏航轴承、塔架上的疲劳载荷。     

大型海上风电机组变桨距PID控制策略研究

文章针对大型海上风机的叶片具有较大惯性的问题,分析了传统变桨距PI控制器的不足,从而设计出带有超前环节的变桨距PID控制器,其能改善因惯性较大而导致的不良控制效果,并通过典型工况的仿真计算及性能分析,表明PID控制器的整体性能优于PI控制器,不仅具有稳定风轮转速、减轻风机振动的优点,还降低了风机的极限载荷水平,从而在保证安全性的基础上降低了机组成本。     

基于状态空间的前馈风扰动模型预测变桨距控制器设计

针对如何减小风扰动对双馈风电机组动态载荷影响的问题,采用基于状态空间的风扰动前馈模型预测控制算法,进行变桨距控制器设计。以3MW双馈风电机组为例,通过AeroDyn、FAST和MATLAB三个仿真工具建立联合运动仿真集成环境,仿真研究结果表明基于状态空间的风扰动前馈模型预测控制算法在减小风电机组传动链扭振、叶片挥舞和塔筒前后摆动幅值方面效果明显,证明了算法的有效性。     

风电机组变桨距控制

定桨距是指桨叶根部与轮毂采用刚性联接,即桨叶的安装角（或称节距角）固定。定桨距风电机组常采用双速发电机,当低于额定风速时,低转速的小电机运行,以追求最佳的风能利用效率;当高于额定风速时,桨叶的攻角会增大,同时产生较大的涡流,使凤轮效率降低,发生失速,以限制发电机的输出功率。定桨距控制方法简单可靠,但由于桨叶较重,且控制...     

风电机组选型分析

介绍了双馈风电机组和直驱风电机组的工作原理和性能特点,并在此基础上对2种机组进行了定性分析和有关参数的定量比较,结合各自的实际运行情况,给出了风电场风电机组初步选型原则：双馈风电机组技术成熟．运行经验丰富,一段时期内可作为首选机型：技术经济条件允许时再结合具体情况考虑选用直驱尤其是永磁直驱风电机组,是未来风电场机型选择的新趋势。     

风电机组变速与变桨距控制过程中的动力学问题研究

讨论了额定风速以下的变速运行控制和额定风速以上的变桨距控制以及变速与变桨距两种控制策略的相互耦合关系;分析了风电机组主要部件包括叶轮、传动系统、塔架的各阶振动模态以及它们之间的相互影响力;提出了转矩控制对传动系统扭转振动和变桨距控制对塔架前后振动的影响力及控制方案;应用BLADED和MAT- LAB软件对主要控制环节进行设计及参数调整,并对机组的控制效果进行仿真。结果表明,所采用的控制策略和控制算法能够满足控制要求,并能有效地解决动力学问题。     

海上风电机组降载方法综述

风合理利用风电机组特性和控制效果,并通过不同的策略达到同时降低海上风电机组气动和水动载荷特别是疲劳载荷,可以达到优化基础和支撑结构的目的。不同的降载方法有不同的适用性和优缺点,使用某种降载方法时同时会对子系统造成一定影响。发电量不是作为判别降载方法是否有效的唯一判定标准,合理考虑各个子系统以及整机的经济能效比才是合理的做法。     

适用于双馈风电机组的主动式crowbar电路

针对双馈型风电机组低电压穿越时的工况,在分析该工况对crowbar电路要求的基础上,概述了相关的技术背景,详述了crowbar电路的相关问题。     

基于阻尼滤波的大型风电机组柔性振动控制技术

主要针对如何减小机组载荷,增加阻尼的柔性振动控制技术进行研究.首先分析了引发大型变速变距风电机组振动的原因和各振动的激励源所在;然后针对1.5MW SUT-1500机组的设计进行可能存在的振动情况分析,并进行桨距、转矩阻尼滤波PID控制器的设计;最后在Bladed软件中进行仿真验证,得到塔架振动控制、传动链扭曲振动控制的有效方法.     

变速变桨风力发电机组的优化控制

提出了大型变速变桨风力发电机组在不同控制阶段的优化控制策略。在低风速时,采用自适应转矩控制方式,实现机组的变速运行,追踪最佳风能利用系数。在额定风速以上时,为了解决传统桨距控制方式系统超调量大的问题,提出了一种新型气动转矩观测器,并将气动转矩与发电机转矩偏差输入控制器。通过Bladed外部控制器模块编程并进行仿真,结果表明,所提出的控制策略能够更好地追踪最大功率点,并改善桨距控制效果,稳定功率输出。     

风力发电系统权系数独立变桨距矢量控制

风电系统具有多变量、非线性以及不确定等特点,为了减小叶片不平衡载荷造成的机组疲劳和振动,在2 MW风力发电系统中采用了基于权系数的独立变桨距矢量控制。在MATLAB软件中建立机组的数学模型,与统一变桨距系统的控制效果进行比较,通过仿真验证了权系数独立变桨距矢量控制方案的合理性和优越性。     

大型风力发电机组独立变桨多目标控制

为限制大型风力发电机组在高风速时的功率输出和风力机气动载荷,首先,采用PID控制,设计独立变桨距功率和扭矩外环控制;其次,引入不依赖于系统数学模型的无模型控制,设计桨叶挥舞弯矩内环控制;最后,以外环控制输出桨距角为参考量,内环无模型控制期望桨距角为反馈量,利用PID控制,给出3个桨叶桨距角最终参考值。利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了3 MW风电机组仿真平台,仿真结果表明,所设计的独立变桨距多目标控制,能够完成在高风速时保持风力机组输出功率恒定、平衡3个桨叶所受扭矩以及兼顾3个桨叶所受挥舞弯矩的多目标控制任务。     

基于额定风速以上的风力机变桨控制研究

变桨控制系统是变速变桨风力发电机组的重要组成部分,它不仅关系到大型MW级风力发电机组的安全运行,而且能控制风力发电机组,使其吸收更多的风能。文章基于2.0 MW变速变桨风力发电系统,采用PI控制策略,提出了增益调度控制算法,计算了PI增益随风速变化而变化的数值。通过调用线性化结果文件,设计了风力发电机组控制器回路,得出了满意的响应结果。最后基于GL规范,在湍流风的情况下对关键零部件是否加控制策略所得到的载荷进行了对比,结果显示关键零部件的载荷有显著降低,满足控制策略设计的要求。     

基于模糊控制的风电机组独立变桨距控制

在额定风速以上时,通常采用变桨距控制技术调节大型风电机组来稳定其输出功率.由于风力发电系统的数学模型具有高度非线性、多变量、强耦合的特点,风速又具有多变性,因此文章在分析传统的PID变桨距控制技术优缺点的基础上,提出了基于三维模糊自适应PID控制的独立变桨距控制技术,并且引入风速的模糊前馈控制技术.对1 MW风电机组进行仿真,结果表明,在额定风速以上时,该方法不仅能稳定风电机组的输出功率,而且可以减小桨叶的拍打振动.     

基于PID控制的变速恒频风力发电机组液压变桨距控制系统研究

文章分析了变桨距控制原理,对变速恒频风力发电机组各部分数学模型进行了分析与研究,在此基础上,建立了变速恒频风力发电机组PID液压变桨控制系统仿真模型,在matlab/simulink环境下对未加PID控制器与加PID控制器两种情况下的系统进行了仿真研究。仿真结果表明,PID控制器能改善风力机桨距控制效果,更好地捕获风能,稳定风力机功率输出。     

风电机组电动变桨距伺服系统的研究

基于非线性PI理论,针对风力发电机组电动变桨距伺服系统中执行电机的非线性特性,提出了一种新的非线性控制方法。该方法基于对象的非线性模型,通过简单的非线性变换,把串励直流电机控制器的设计简化为线性系统问题。通过对变桨距电机负载所受驱动力进行了详细分析,进一步设计了控制器,在Matlab/Simulink环境下进行的数字仿真表明,此伺服系统具有良好的动态性能。     

基于5MW风机模型的变初值模糊PI变桨控制技术研究

针对传统PID变桨控制器参数自调整性能较差,适应性不强的问题,文章提出了风电机组变初值模糊PI变桨控制算法。通过模糊控制算法实现了PI参数的自动调节,根据风速大小设计了合理的变初值调整算法,实现了模糊控制器初值的在线调节。基于FAST风机软件中5 MW陆上风电机组非线性模型,分析了风电机组在额定风速以上运行时变桨系统的动态特性,从算法结构出发,设计了合适的模糊规则和量化、比例因子以及变初值调整算法,在Matlab/Simulink中搭建了变初值模糊PI变桨控制策略。通过仿真验证了控制策略在抑制转速波动和风机叶片、塔基受力力矩波动方面具有较好的效果。     

垂直轴风力机叶片变桨距运转模式研究

针对垂直轴风力机自启动性能差和风能利用率低的问题,提出一种新型自动变桨距垂直轴风力机方案。结合垂直轴风力机叶片攻角变化及翼型气动力特性,制定了一种最优叶片桨距角变化模式。根据叶素理论,计算得到了采用该变桨距模式在低叶尖速比和高叶尖速比时的叶轮扭矩系数,结果表明,采用该变桨距模式可有效增大垂直轴风力机的启动力矩以及提高其风能利用系数,为进一步开发自动变桨距垂直轴风力机奠定了研究基础。     

变速风力机变桨距系统建模与仿真

变速风力发电机组一般采用变桨距控制来稳定输出功率,但是桨距角的改变会引起攻角的改变,从而引起叶片气动性能的改变,所以在变桨距控制过程中,必须保证合适的攻角,以确保风力机具有良好的气动性能。采用统一变桨距控制方法,在matlab/simulink环境下,通过预测攻角仿真研究了变速风力发电机组的变桨距控制过程,结果表明,该控制模型能正确模拟各种风速下风力发电机组变桨距的动态过程,为进一步研究变速风力发电机的功率控制奠定了基础。