柔性风力机的H_∞鲁棒控制律设计及仿真

针对柔性风力机在实际运行过程中存在的叶片俯仰阻尼小、工作稳定性差和疲劳载荷严重等特点。将H∞鲁棒控制理论引入到具有柔性的风力机控制律设计中,再结合柔性风力机动力学模型,给出选择合适加权函数的方法。基于这种控制律设计方法,设计出3个不同H∞鲁棒控制器,并对其进行抗干扰和鲁棒性分析。通过仿真结果分析,得到综合考虑发电机工作稳定性、变桨结构性能及叶片广义位移、速度都较佳的H∞鲁棒控制器。

大型风力机伞形风轮柔性连接机构设计与分析

通过对比两种传统柔性铰链的结构特点,基于直梁型柔性铰链设计了一种可用于风力机叶片与轮毂之间的柔性连接机构,并用SolidWorks进行整机的三维建模,然后导入通用有限元分析软件ANSYS Workbench 14.0中进行结构静力分析和模态分析.分析结果表明,所设计的柔性风力机比传统刚性风力机具有更好的柔性,在叶片与轮毂之间采用柔性连接,大大降低了风力机整机的固有频率,避免与叶片、塔架和风轮等部件发生共振,保护了各个部件,增强了风力机运行的稳定性,大大提高了其工作寿命.

风力机柔性叶片的混合多体模型研究

研究运用混合多体动力学方法建立风力机柔性叶片的动力学模型。应用超级单元(superelement)的建模方法,将柔性叶片离散为由带有力元弹簧和阻尼器的万向节连接的有限个刚体;基于多刚体动力学中的R-W(Roberson-Wittenburg)方法,通过约旦变分原理,导出了叶片多体系统的动力学代数-微分方程;运用MSC.ADAMS的求解器求解微分方程。计算了一个1.5MW风力机叶片的动力特性,研究了超级单元的数量对计算结果的影响,将算例结果与有限元分析结果进行了比较。算例分析表明,混合多体动力学建模方法能较好地分析和描述柔性叶片弹性变形对其运动特性的影响,为风力机气动弹性稳定性分析和控制系统设计提供了实用的分析方法。

基于结构参数影响的风力机柔性多体系统的动力响应

采用ANSYS建立了1.5MW风力机柔性多体系统动力学模型,计算了系统及其各部件的固有频率,对系统的共振和稳定性进行了分析,并考虑了系统稳定性的影响因素。结果表明:塔架为柔塔,在工作转速下风力机能够安全、稳定运转;塔架的高径比对系统稳定性有明显影响,而叶片旋转方位角变化对整机模态频率的影响可忽略。最后分析了风力机系统各部件在风载荷激励下瞬态响应振动情况。结果表明由于各部件刚度不同,使得叶片叶尖振动较其他部件复杂,叶尖振动是受风载作用的三叶片与塔架弹性变形相互耦合作用的结果。

柔性桨风力机的设计与试验

在理论研究的基础上,对柔性桨小模型风力机进行了结构设计和试验研究。试验结果表明,该机型在较宽的风向角范围内具有输出功率稳定的特点,输出功率的最大值出现在风向角β=-10°附近。