动态入流条件下带控制系统风力机的运行特性模拟

采用基于Open FOAM开发的ALMwindFarmFoam求解器,结合致动线模型与大涡模拟方法对动态入流条件下NREL-5MW风机的运行特性进行数值模拟,研究在不同的转矩控制同PI变桨控制的组合作用下,风力机的转速、转矩、输出功率及叶片气动载荷对动态变化入流风速的响应,并通过与未施加控制的风力机的输出结果对比,探究控制系统对风力机运行特性的影响。数值模拟结果表明:相对于传统的5区域转矩控制,改进后的6区域转矩控制同PI变桨控制的组合应用,使风力机在桨距角恢复阶段的控制失效问题得到解决;并且,风轮转速、气动转矩和输出功率均能较好地响应入流风速的变化,达到设定的运转水平;但在入流风速增加至额定风速的过程中,上述参数的响应均存在一定时间的滞后。此外,风轮叶片所受的气动载荷也由于控制系统的调节得到改善。