摘要：以国产兆瓦级风力发电机组为依托,研究大型风力发电机组独立变桨距控制技术,以优化机组的疲劳载荷。将独立变桨控制过程解耦为协同变桨控制过程和偏差变桨控制过程,并分别进行协同变桨控制和偏差变桨控制的理论研究;偏差变桨控制系统是一个多输入多输出线性系统,通过Park坐标变换和逆变换技术,将偏差变桨控制系统解耦为两个单输入单输出线性系统,实现采用经典控制理论设计相关控制器,极大提高独立变桨控制技术的工程实用性。采用GH bladed软件,对一台1.5 MW机组的仿真研究结果表明:采用独立变桨控制不仅可以实现传统协同变桨控制的功能,而且还能有效减小风电机组各关键部件的疲劳载荷。

摘要：传统的风力发电机的控制方法在高于额定风速时,采用变桨距限制风轮转速,同时采用恒定的转矩控制电机转矩。恒定的电机转矩导致风力发电机传动链扭转阻尼比很小,使传动链扭矩大幅度的波动,甚至引起风力机结构的共振。针对该问题,建立了传动链基于状态空间的线性化模型,采用LQR(Linear Quadratic Regulator)方法设计风力发电机的转矩控制器,将传动链一阶扭转模态对应的闭环极点向虚平面的左侧移动,实现对传动链进行动态加阻。采用FAST的计算模块获得了风力发电机传动链的线性化状态空间模型,采用Matlab7.1/Simulink进行控制器设计并与FAST进行联合仿真。结果表明提出的控制方法有效地提高了传动链的阻尼,降低了风力发电机组关键零部件的载荷。

摘要：针对风力发电系统不确定性、强非线性、建模难度大等给控制器设计带来困难的问题,将数据驱动与最优控制相结合以实现风力发电系统的载荷优化控制;根据风力发电系统的输入输出数据,获取马尔科夫参数,从而构建基于数据驱动的状态观测器,最终得到系统的最优反馈控制器。结果表明:该控制器的设计仅利用采样得到的输入输出数据,即可解决存在不确定性系统模型的控制问题;所设计的控制策略明显减小了风力发电系统的疲劳载荷,保证了系统的稳定性和动态性能。

摘要：对风力发电系统独立变桨距控制原理进行阐述。建立了风力发电机组桨叶载荷的数学模型,利用Coleman坐标变换实现了将桨叶上的载荷转换成轮毂处倾斜方向和偏航方向的疲劳载荷,并且实现了二者的解耦,简化了控制器的设计;之后利用Coleman逆变换实现了桨距角的微调。该控制系统根据随机风速的变化,利用独立变桨控制对风力机桨叶桨距角进行实时调节,以达到减小风电机组关键部件载荷的目的。仿真结果表明,当风速达到额定值以上时,该控制策略在统一变桨距控制的基础上,不仅保证输出功率近似相等,而且减小了桨叶所承受的疲劳载荷,也减小了风力机组其他关键部件的疲劳载荷。

摘要：以随机振动试验中两点激励三点响应控制为例,开展利用少量振动台对多个节点进行响应控制的理论分析和数值仿真研究。推导了目标响应谱与载荷谱之间的传递关系,分析了影响多点响应的载荷参数,提出了以控制响应谱与目标响应谱之间的误差最小为优化准则,采用遗传算法进行载荷优化的数值求解方法。以梁结构为例的两点激励三点响应数值仿真结果表明了所提出的载荷优化数值求解方法的有效性,并对控制载荷的存在性进行了讨论,指出进一步的研究需要采用结合边界条件的动力学优化设计展开。

摘要：讨论了分散式风电机组在大湍流强阵风复杂工况下的稳定性问题和阵风检测方式,分析了风电机组的气动特性和传动链模型。针对风电机组在阵风时的过速、过功率、振动过大问题,在传统变桨控制的基础上进行优化,提出动态变桨PID增益调节的阵风控制方法,并通过外部控制器编程实现并在GH Bladed软件上进行仿真。结果表明,该方法能够提高机组的稳定性和适应性,并有效降低复杂风况下分散式风电机组关键部位的极限载荷。

摘要：在先进民机研发过程中,为了提高全尺寸试验验证效率,需要在积木式试验略低一层级进行试验。针对试验载荷优化,基于有限元分析方法,以复材机身舱门曲板结构试验为例,提出了一种采用含约束加权最小二乘法进行试验载荷优化的方法,将试验加载点的作动器量程看作不等式约束,对重点关注区域给予更小的权重系数以提高局部区域拟合精度,计算结果表明所述方法可以确保试验件的受力状态与全尺寸结构受力状态一致。

摘要：为验证某大型无人机主结构的疲劳寿命是否满足设计指标要求,探寻主结构的疲劳薄弱部位,为结构设计改进及制造工艺改进提供试验依据,进行全尺寸主结构耐久性试验。针对该型号无人机先进布局设计及结构设计所带来的试验机约束、载荷优化、载荷谱编制、精确加载等试验加载方面的难点,进行相关试验加载技术的对比与分析以及新技术的系列验证,由此提出大型无人机主结构耐久性试验的多功能支持夹具设计、无人机机体结构载荷优化、综合载荷与扣重的载荷谱协调编制、新型拉压垫弹性体应用、作动筒专用扣重装置设计等新的技术。经过该试验机半倍疲劳寿命的阶段性试验验证,可以表明各项技术合理可行,稳定可靠,确保了试验正常运行。

摘要：研究基于对桨叶根部载荷和叶轮方位角测量的大型风电机组独立变桨控制技术,以优化风电机组关键部件载荷,提高机组可靠性和延长使用寿命。通过解耦和坐标变换的方法,实现用经典控制理论完成独立变桨控制系统设计;在GH Bladed软件中建立了Windey 1.5MW机组模型,并在Bladed软件中完成独立变桨控制技术的仿真研究,仿真结果表明采用独立变桨控制技术既可实现原采用非独立变桨控制的功率控制性能,同时又能达到减小机组关键部件疲劳载荷的目的;在张北满井风场对#1台1.5MW机组进行独立变桨控制技术的现场试验,试验结果验证了采用独立变桨控制技术能有效减小风电机组关键部件的载荷。

摘要：当风速高于额定风速、小于切出风速时,恒电机转矩控制易导致传动链扭矩大幅波动,降低风力发电机组关键零部件的疲劳寿命。针对该问题建立基于状态空间的传动链线性化模型,采用线性二次型调节器(LQR)方法设计风力发电机的转矩控制器,将传动链一阶扭转模态对应的闭环极点向复平面的左侧移动,实现对传动链的动态加阻。通过Matlab7.1/Simulink中的控制器与FAST风力机模型的联合仿真表明该控制方法的有效性,即可提高传动链的阻尼,降低风力发电机组关键零部件的载荷。