叶轮不平衡下的风力机自适应独立变桨控制策略
发布时间：2020-01-26 09:14
【摘要】：为减小风电机组叶轮不平衡引起的周期载荷,提出一种自适应独立变桨控制策略。首先,基于叶片旋转坐标系和轮毂静止坐标系之间的关系,揭示了机组在叶轮不平衡情况下的载荷特性及变化规律。其次,考虑不平衡周期载荷的频率随机组转速变化的特点,提出了一种谐振频率自适应于叶轮转速的比例—积分—谐振(PIR)独立变桨控制策略,并阐述了变桨控制器参数设计方法。最后,基于FAST-MATLAB/Simulink风电机组载荷及控制联合仿真平台,仿真比较了机组在叶轮平衡和不平衡两种状况下的载荷特性;并在IEC标准湍流风速下对所提自适应PIR独立变桨控制策略的载荷控制性能进行仿真,且将结果与传统比例—积分和比例—谐振独立变桨控制策略进行比较。结果表明,叶轮不平衡会导致风电机组产生频率变化的不平衡周期载荷,且相对传统控制策略所提自适应PIR独立变桨控制策略能够更有效地减小不平衡周期载荷。
【图文】：
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ述，下文将这种由叶轮不平衡导致的额外交流分量称为“１ｐ不平衡周期载荷分量”。２自适应独立变桨控制策略及参数设计２．１自适应ＰＩＲ独立变桨控制策略由上面分析可知，对于叶轮不平衡的风电机组，独立变桨控制需同时消除倾覆和偏航力矩的直流静态载荷分量及１ｐ不平衡周期载荷分量。为实现上述控制目标，在科尔曼坐标变换［７－８］的基础上，提出了如图１所示的自适应独立变桨控制策略。图１中，三个叶片的叶根拍打弯矩Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３可通过在叶片根部加装光纤传感器阵列测量或通过建模预测的方法获取［１７］；叶片旋转坐标系下的Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３经过科尔曼变换［７－８］转化为轮毂静止ｄｑ坐标下的Ｍｄ，Ｍｑ；分别将Ｍｄ，Ｍｑ作为ｄｑ轴控制器的反馈输入信号（其给定值分别为０），而产生ｄｑ静止坐标系下的偏差桨距角给定值β＊ｄ，β＊ｑ；β＊ｄ，β＊ｑ经过科尔曼逆变换［７－８］得到叶片旋转坐标系下的独立变桨偏差角给定值Δβ＊１，Δβ＊２，Δβ＊３，并将其分别与统一变桨桨距角给定值β＊ｃ相加，便得到每个叶片的最终桨距角给定值β＊１，β＊２，β＊３，统一变桨桨距角给定值β＊ｃ由统一变桨控制算法给出［８］；β＊１，β＊２，β＊３经过变桨驱动系统便可输出作用于叶片的实际桨距角β１，β２，，β３。在进行科尔曼正逆坐标变换时需用到叶轮方位角信号φ，其
ｄ，Ｍｑ与轮毂倾覆和偏航力矩的关系为：Ｍｄ＝２３ＭｔｉｌｔＭｑ＝２３Ｍｙp舙膒疲幔鳎ǎ罚┯墒剑ǎ罚┲停簦椋欤艉停停幔鞯闹绷髟睾煞至亢停保鸩黄胶庵芷谠睾煞至恐苯臃从吃冢停洌停裆稀Ｈ粝停洌停竦闹绷鞣至亢停保鹬芷诜至浚纯上停簦椋欤艉停停幔鞯闹绷骶蔡睾珊停保鸩黄胶庵芷谠睾伞Ｎ送毕停洌停竦闹绷鞣至亢停保鹬芷诜至浚洌窨刂撇捎昧巳缤迹菜咀允视Γ校桑铱刂破鹘峁埂Ｍ贾校蹋校莆屯瞬ㄆ鳎靡月顺保鸩黄胶庵芷谠睾煞至恐獾钠渌咂捣至浚苊獗浣扒低车钠捣倍鳎唬校煽刂破饔糜谙停洌停竦闹绷鞣至浚蛔允视Γ铱刂破饔糜谙停洌停竦钠德时浠模保鹬芷诜至俊Ｍ迹沧允视Γ校桑铱刂破鞯脑砜蛲迹疲椋纾玻樱悖瑁澹恚幔簦椋悖洌椋幔纾颍幔恚铮妫簦瑁澹穑颍铮穑铮螅澹洌校桑遥悖铮睿簦颍铮欤欤澹蛲迹仓校校桑铱刂破髟冢笥虻拇莺海牵校桑遥ǎ螅剑耍穑耍椋螅耍颚兀悖螅螅玻拨兀悖螅兀玻铮ǎ福┦街校海耍鹞壤凳唬耍槲窒凳沪兀镂迹铱刂破鞯男痴衿德剩沪兀阄刂蛊德剩唬耍蛭鲆嫦凳Ｓ善浯莺字迹铱刂破髟谛痴衿德师兀锎Φ脑鲆娣浅４螅杀Ｖぴ诒栈房刂葡低持惺迪侄灾芷谛藕诺牧阄蟛罡佟？悸潜渌俜绲缁樵谠诵杏诘头缢偈弊俦浠洗螅颍停洌停竦模保鹬芷诜至康钠德室嗨嬷⑸
本文编号：2573266
【图文】：
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ｄ，Ｍｑ与轮毂倾覆和偏航力矩的关系为：Ｍｄ＝２３ＭｔｉｌｔＭｑ＝２３Ｍｙp舙膒疲幔鳎ǎ罚┯墒剑ǎ罚┲停簦椋欤艉停停幔鞯闹绷髟睾煞至亢停保鸩黄胶庵芷谠睾煞至恐苯臃从吃冢停洌停裆稀Ｈ粝停洌停竦闹绷鞣至亢停保鹬芷诜至浚纯上停簦椋欤艉停停幔鞯闹绷骶蔡睾珊停保鸩黄胶庵芷谠睾伞Ｎ送毕停洌停竦闹绷鞣至亢停保鹬芷诜至浚洌窨刂撇捎昧巳缤迹菜咀允视Γ校桑铱刂破鹘峁埂Ｍ贾校蹋校莆屯瞬ㄆ鳎靡月顺保鸩黄胶庵芷谠睾煞至恐獾钠渌咂捣至浚苊獗浣扒低车钠捣倍鳎唬校煽刂破饔糜谙停洌停竦闹绷鞣至浚蛔允视Γ铱刂破饔糜谙停洌停竦钠德时浠模保鹬芷诜至俊Ｍ迹沧允视Γ校桑铱刂破鞯脑砜蛲迹疲椋纾玻樱悖瑁澹恚幔簦椋悖洌椋幔纾颍幔恚铮妫簦瑁澹穑颍铮穑铮螅澹洌校桑遥悖铮睿簦颍铮欤欤澹蛲迹仓校校桑铱刂破髟冢笥虻拇莺海牵校桑遥ǎ螅剑耍穑耍椋螅耍颚兀悖螅螅玻拨兀悖螅兀玻铮ǎ福┦街校海耍鹞壤凳唬耍槲窒凳沪兀镂迹铱刂破鞯男痴衿德剩沪兀阄刂蛊德剩唬耍蛭鲆嫦凳Ｓ善浯莺字迹铱刂破髟谛痴衿德师兀锎Φ脑鲆娣浅４螅杀Ｖぴ诒栈房刂葡低持惺迪侄灾芷谛藕诺牧阄蟛罡佟？悸潜渌俜绲缁樵谠诵杏诘头缢偈弊俦浠洗螅颍停洌停竦模保鹬芷诜至康钠德室嗨嬷⑸
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