基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

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。

基于电液行星锥齿马达的变桨距控制

针对风电机组变桨距控制的特点,提出一种基于电液行星锥齿马达的变桨距控制方式,采用液压马达驱动与锥齿直接减速方式变桨距控制.设计电液行星锥齿马达变桨距机构及其电液控制系统,提出基于电动机-变量泵-比例阀的协同变桨距控制方案,构建系统等效控制模型.同时,针对变桨距的大惯性、非线性、强干扰等特征,设计新型的桨距角控制器和变桨距控制器,构建系统仿真模型,进行对比仿真研究.结果表明该变桨距控制方式的可行性和有效性.

风力机尾缘襟翼气动特性及减振性能研究

通过风洞试验研究风力机尾缘襟翼的气动特性,分析尾缘襟翼对翼型绕流的影响,得到尾缘襟翼对翼型气动参数的调节规律。尾缘襟翼具有对高频荷载敏感,响应速度快的特点,可有效补偿风力机变桨距控制的不足。设计了风力机独立变桨距与尾缘襟翼协同控制策略,独立变桨距控制环主要用于减缓低频荷载及振动,尾缘襟翼控制环主要用于减缓高频荷载及振动,并通过风力机模拟仿真分析控制策略的作用效果。研究结果表明尾缘襟翼与独立变桨距协同控制可同时减缓叶片低频和高频的荷载及振动,降载减振控制效果良好,具有较好的工程应用前景。