海上漂浮式风力机是在随机性风载荷和浪载荷联合作用下工作的,其结构动态稳定性分析与控制是亟待解决的关键问题之一。考虑到气动水动结构耦合作用而产生6种摇荡形式,该文选择Spar结构的漂浮风力机作为样机系统。针对其纵摇和垂荡这2种...海上漂浮式风力机是在随机性风载荷和浪载荷联合作用下工作的,其结构动态稳定性分析与控制是亟待解决的关键问题之一。考虑到气动水动结构耦合作用而产生6种摇荡形式,该文选择Spar结构的漂浮风力机作为样机系统。针对其纵摇和垂荡这2种摇荡现象,提出了以调频质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)置于风力机机舱的结构主动控制形式,建立了基于TMD控制的精确三自由度漂浮风力机动力学模型,其中外激励风载荷考虑了桨叶和塔架2种载荷,而浪载荷按Morison方程建模。基于此模型,分析了随机风浪载荷作用下对风力机性能影响最大的纵摇形式的动态响应,实现了以最小能量消耗来实现风力机塔顶位移、速度、加速度最小为控制目标的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的设计。以5MW漂浮风力机为例,进行了控制前后的纵摇动态响应仿真和分析。仿真结果表明:通过TMD主动控制,可以有效减少55%塔架振动的最大位移,并快速消弱塔架振动回归稳定状态。展开更多
摘要：针对风力发电机空气动力学和结构分析的要求，提出一种新的向量自回归（vectorautoregressive，VAR）Z维阵风速场仿真方法。在常规自回归（autoregressive，AR）法建模的基础上，根据维纳一辛钦公式，由协方差向量和功率谱求出自...摘要：针对风力发电机空气动力学和结构分析的要求，提出一种新的向量自回归（vectorautoregressive，VAR）Z维阵风速场仿真方法。在常规自回归（autoregressive，AR）法建模的基础上，根据维纳一辛钦公式，由协方差向量和功率谱求出自回归系数向量。其中输入参数为单点Davenport阵风功率谱（power special density,PSD）和互相关函数。基于此，推导出多维风速时程模型。算例采用一个3桨叶风力发电机所在风场，其中心高为H=30m，风力机转子半径肚11．6m，沿风力机叶尖扫过圆周均布12个点，取其中3点进行仿真，并采用Burg算法进行功率谱估计。采样频率0加．9Hz，频率采用点数Ar=1800，时间间隔0．1S。仿真结果表明，适当选取采样频率点数与时间间隔，可以在保证模拟功率谱计算精度的同时，具有快速高效的特点，弥补了传统方法在模拟三维风速时耗时长、精度低的缺点。展开更多
文摘海上漂浮式风力机是在随机性风载荷和浪载荷联合作用下工作的,其结构动态稳定性分析与控制是亟待解决的关键问题之一。考虑到气动水动结构耦合作用而产生6种摇荡形式,该文选择Spar结构的漂浮风力机作为样机系统。针对其纵摇和垂荡这2种摇荡现象,提出了以调频质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)置于风力机机舱的结构主动控制形式,建立了基于TMD控制的精确三自由度漂浮风力机动力学模型,其中外激励风载荷考虑了桨叶和塔架2种载荷,而浪载荷按Morison方程建模。基于此模型,分析了随机风浪载荷作用下对风力机性能影响最大的纵摇形式的动态响应,实现了以最小能量消耗来实现风力机塔顶位移、速度、加速度最小为控制目标的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)的设计。以5MW漂浮风力机为例,进行了控制前后的纵摇动态响应仿真和分析。仿真结果表明:通过TMD主动控制,可以有效减少55%塔架振动的最大位移,并快速消弱塔架振动回归稳定状态。
文摘摘要：针对风力发电机空气动力学和结构分析的要求，提出一种新的向量自回归（vectorautoregressive，VAR）Z维阵风速场仿真方法。在常规自回归（autoregressive，AR）法建模的基础上，根据维纳一辛钦公式，由协方差向量和功率谱求出自回归系数向量。其中输入参数为单点Davenport阵风功率谱（power special density,PSD）和互相关函数。基于此，推导出多维风速时程模型。算例采用一个3桨叶风力发电机所在风场，其中心高为H=30m，风力机转子半径肚11．6m，沿风力机叶尖扫过圆周均布12个点，取其中3点进行仿真，并采用Burg算法进行功率谱估计。采样频率0加．9Hz，频率采用点数Ar=1800，时间间隔0．1S。仿真结果表明，适当选取采样频率点数与时间间隔，可以在保证模拟功率谱计算精度的同时，具有快速高效的特点，弥补了传统方法在模拟三维风速时耗时长、精度低的缺点。
