摘要：随着现代风电机组的不断大型化,风机机械零部件(塔架、桨叶和传动轴等)的柔性不断增大,从而产生较大的疲劳载荷。从控制方法上减少这些载荷将会有效地延长风电机组的使用寿命。对于高风速工作区,传统的桨距角控制采用比例积分线性调节器,且控制目标仅考虑风机转速,该方法并未考虑风机的载荷信息,因而无法有效抑制其载荷。本文基于滑模控制理论,在传统控制目标的基础上,提出了一种降低风电机组载荷的多目标变桨距控制策略,在控制风电机组转速恒定的同时,可有效抑制风机塔架和桨叶的机械振动。采用FAST仿真软件,通过与传统桨距角控制方法相比,验证了所提出控制策略的有效性。此外,所设计的滑模控制策略原理简单、易于实现,且对系统参数变化也具有较好的鲁棒性。

摘要：为减小由叶轮扫略面内风速不均衡导致的风力机疲劳载荷,提出一种无需科尔曼坐标变换的直接独立变桨控制策略。首先,基于风力机叶片旋转坐标系和轮毂静止坐标系之间的关系,分析了叶根弯矩谐波载荷对轮毂载荷的影响规律及其抑制机理;其次,为抑制风力机谐波载荷并减少传统独立变桨控制策略倾覆和偏航力矩之间的耦合影响,提出基于单个叶根弯矩的直接比例谐振(PR)独立变桨控制策略,通过建立周期时变叶片系统的平均线性化模型,设计了相位补偿器和控制器参数,并对所提控制策略在系统参数时变情况下的稳定性进行了频域分析;最后,建立基于Turb Sim-FAST-MATLAB/Simulink风电机组载荷及控制联合仿真模型,分析了某1.5 MW风力机在湍流风作用下的疲劳载荷特性以及不同变桨控制策略的疲劳载荷抑制效果。结果表明,与常规统一变桨控制策略相比,所提直接PR独立变桨控制策略能有效抑制风力机疲劳载荷,且其对机组有功功率输出几乎无影响。

摘要：针对强非线性、强耦合的海上漂浮式风电机组动力学系统,提出一种基于二阶滑模的统一变桨控制策略,解决受海浪风速等随机干扰引起浮式支撑平台运动而产生的疲劳结构载荷及功率波动问题。构建漂浮式风电机组的不确定仿射非线性模型,基于风电机组“额定转速”设计积分滑模面,此“额定转速”不再是恒定值,而是取决于平台纵摇速度的变量,基于超螺旋算法实现二阶滑模变桨控制律。采用FAST和Matlab/Simulink联合仿真,所提出的方案与传统PI控制相比,对稳定高风速时风力发电机功率,抑制浮式支撑平台运动及减少叶根载荷具有更好的控制作用,对塔基也有较好的减载作用。

摘要：为研究适应不同风况下的尾缘襟翼最优结构参数,以NREL 5MW风力机为参考对象,对FAST进行二次开发,在Matlab/Simulink上搭建了带尾缘襟翼的风力机气动弹性伺服仿真平台;以11.4m/s稳定风为例,综合考虑尾缘襟翼位置、长度、占弦比及摆角范围对风力机载荷抑制及功率捕获的影响,提出了基于正交设计的大型智能风力机尾缘襟翼的参数优化方法,得到一组最优的尾缘襟翼结构参数;研究了标准湍流风况下尾缘襟翼控制对风力机动态性能的影响.结果表明:尾缘襟翼不仅可显著降低叶片的疲劳载荷、减少变桨机构动作,还可有效抑制风力机输出功率的波动.

摘要：为减小大型风电机组在低电压穿越过程中的冲击载荷,针对额定风速以上运行区域,基于状态反馈控制设计风电机组载荷控制器,提出利用2个多输入单输出系统实现转矩补偿及桨距角补偿,从而抑制低电压穿越情况下传动链及塔筒载荷。与利用线性模型对带通滤波器控制方法进行对比分析,然后通过非线性模型进行仿真验证。结果表明,所提控制方法能够减小低电压穿越下冲击载荷,控制效果优于带通滤波器控制。