柔塔型风力发电机组的转矩控制器设计

风力发电机组(以下简称风电机组)的转矩控制,需要兼顾发电效率与机组载荷,常采用恒转速-变转速-恒转速策略。针对柔塔型风电机组塔架频率低、在变转速区存在共振点,引起塔架疲劳载荷急剧增加的问题,提出一种分段式变转速策略:将传统的变转速区分解成2个变转速区和1个快速穿越区,在边界区通过及时下拉或上拉电磁转矩,使风轮转速快速上升或下降,实现共振区的快速穿越;动态调整PI转矩输出极限值,实现变转速区与恒转速区之间的平滑切换。建立用于转矩控制器设计的动力学模型,根据模型完成控制器参数设计,并对控制器的稳定性做出校验。通过GH Bladed仿真分析和风电现场测试验证,表明设计出的转矩控制器能在变转速区使机组快速穿越塔架共振区,有效避免塔架共振的发生,且在恒转速区能够较好地稳定转速,确保在不增加风电机组疲劳载荷的同时还有足够的稳定裕度,具有较高的工程应用价值。

高原型风力发电机组的变桨控制

针对高原型变速变桨风力发电机组在额定风速附近容易失速,在额定风速以上载荷较大的问题,提出在额定风速以下根据叶片气动特性进行变桨微动控制,通过变桨动作,调整叶片攻角使其远离失速点;在额定风速以上时提出桨距角纹波技术,通过在传统桨距角给定信号上叠加纹波信号间接加大塔架一阶振动模态的阻尼,避免塔架顶部的大幅度振动位移。通过Bladed软件对提出的变桨控制方式进行仿真分析,结果表明:相对传统的变桨控制方式,提出的额定风速以下变桨微动控制能有效地避免风电机组失速;提出的桨距角纹波技术能增加塔架一阶振动模态的阻尼,有效地减小风电机组在额定风速以上发电时塔架顶部的振动位移,降低塔架的疲劳载荷。