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大型风电机组的模糊增益调度PI控制器设计

中国电力 2020年第6期53卷 107-113页

作者：李庚达林忠伟陈振宇段震清陈保卫国电新能源技术研究院有限公司北京102209 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206

当风速超出额定风速时,大型风电机组通常采用变桨距的控制方式,通过调整叶片桨距角,改变气流对叶片的攻角,从而改变风电机组获得的空气动力转矩,实现对额定功率的稳定追踪。结合模糊控制与PI(比例-积分)控制,分别设计了模糊PI与模糊增... 详细信息

当风速超出额定风速时,大型风电机组通常采用变桨距的控制方式,通过调整叶片桨距角,改变气流对叶片的攻角,从而改变风电机组获得的空气动力转矩,实现对额定功率的稳定追踪。结合模糊控制与PI(比例-积分)控制,分别设计了模糊PI与模糊增益调度PI2种变桨距控制器,并在Simulink软件环境下,利用Fast软件提供的5 MW陆基风力发电机模型进行仿真实验。仿真表明,新的控制器能有效缩短调节时间,减小系统超调量,具有较好的控制效果。

关键词：大型风电机组桨距角控制模糊规则比例积分控制 Fast软件

最大功率跟踪控制下大型风电机组的轴系扭振分析及抑制

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清华大学学报（自然科学版） 2015年第11期55卷 1171-1177页

作者：杨文韬耿华肖帅杨耕清华大学自动化系北京100084 北京控制工程研究所北京100190

随着风电机组向大型化和轻量化发展,机组传动轴扭振现象加剧,风机轴系扭振的研究变得越来越重要。该文分析了3种常用的风机最大功率跟踪控制方法下系统轴系扭振模态,发现利用发电机转速反馈的不同控制方法,都能够提升传动轴阻尼。据此... 详细信息

随着风电机组向大型化和轻量化发展,机组传动轴扭振现象加剧,风机轴系扭振的研究变得越来越重要。该文分析了3种常用的风机最大功率跟踪控制方法下系统轴系扭振模态,发现利用发电机转速反馈的不同控制方法,都能够提升传动轴阻尼。据此提出了一种最大功率跟踪控制的改进方法,该方法在原有转矩指令的基础上叠加了传动轴扭振抑制指令,在保证最大功率跟踪的同时抑制了风机传动轴扭振。通过软件仿真,验证了上述理论分析以及改进方法的有效性。

关键词：大型风电机组最大功率跟踪传动轴扭振

大型风电机组传动链地面试验平台简化影响分析

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可再生能源 2022年第8期40卷 1059-1065页

作者：宋斌胡书举中国科学院电工研究所北京100190

大型风电机组传动链地面试验平台通常简化了叶轮和塔架等部件,其物理特性与实际机组差异较大为确保地面试验结果真实可信,需要对简化影响进行量化分析。文章以某10MW级传动链地面试验平台为研究对象,采用虚拟仿真方法开展了两种典型地... 详细信息

大型风电机组传动链地面试验平台通常简化了叶轮和塔架等部件,其物理特性与实际机组差异较大为确保地面试验结果真实可信,需要对简化影响进行量化分析。文章以某10MW级传动链地面试验平台为研究对象,采用虚拟仿真方法开展了两种典型地面试验工况下传动链动态特性仿真分析。通过仿真发现,地面试验平台上被试传动链与机组传动链呈现出不完全一致的动态特性。文章基于传动链动态特性差异产生机理,提出了抑制差异影响的方法建议。

关键词：大型风电机组传动链地面试验平台简化影响

大型风电机组关键承载部件主动阻尼降载优化控制

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科学技术与工程 2020年第20期20卷 8193-8201页

作者：邵连友廖礼郭洪涛蒋靖高峰国家电投集团东北电力有限公司沈阳110181 华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 国家电投集团东北电力开发公司沈阳110181 中电投东北新能源发展有限公司沈阳110181

为降低大型风电机组关键承载部件的载荷和疲劳损伤,通过施加主动阻尼控制来进行降载,从而延长机组关键承载部件寿命。首先从理论上分析主动阻尼控制的基本原理与其关键控制参数,并应用FAST与MATLAB的联合仿真平台分别对叶片、塔架、传... 详细信息

为降低大型风电机组关键承载部件的载荷和疲劳损伤,通过施加主动阻尼控制来进行降载,从而延长机组关键承载部件寿命。首先从理论上分析主动阻尼控制的基本原理与其关键控制参数,并应用FAST与MATLAB的联合仿真平台分别对叶片、塔架、传动链施加主动阻尼控制进行仿真,根据仿真结果分析了5 MW风电机组关键承载部件主动阻尼控制的有效性。然后设计在现有变桨功率控制环上加入主动阻尼控制环的独立变桨控制策略,同时建立一种适用于载荷控制效果评估的疲劳损伤计算方法,利用遗传算法以风机关键承载部件疲劳经济损失最小为目标进行各主动阻尼控制器与独立变桨控制器参数的联合优化。最后对算例机组进行了独立变桨载荷控制仿真,仿真结果表明,所设计的独立主动阻尼控制策略与参数优化方法在不影响功率控制的同时能够降低关键部位的疲劳载荷,并且能够取得最优化控制效果。

关键词：大型风电机组主动阻尼控制独立变桨参数优化降载控制

大型风电机组传动链地面试验工况模拟技术研究综述

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可再生能源 2018年第5期36卷 730-736页

作者：宋斌胡书举孟岩峰李丰林中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100080

风电机组传动链工况模拟技术是地面试验技术中的关键环节。然而,由于地面试验平台与机组的物理结构差异以及传动链运行工况的复杂性所致,工况模拟技术一直是地面试验技术中的难点。文章通过对国内外近年来在传动链工况模拟技术研究进展... 详细信息

风电机组传动链工况模拟技术是地面试验技术中的关键环节。然而,由于地面试验平台与机组的物理结构差异以及传动链运行工况的复杂性所致,工况模拟技术一直是地面试验技术中的难点。文章通过对国内外近年来在传动链工况模拟技术研究进展的调研发现,尽管目前传动链地面试验平台已具备全工况模拟功能,但为确保工况模拟的准确性和稳定性,还须要重点针对叶轮转矩模拟和五自由度非扭矩载荷模拟等工况模拟技术进行优化完善,并加快对关键模拟装置进行国产化的进程。

关键词：大型风电机组传动链地面试验工况模拟技术

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抑制载荷的大型风电机组滑模变桨距控制

电工技术学报 2013年第7期28卷 145-150页

作者：肖帅杨耕耿华清华大学自动化系北京100084

随着现代风电机组的不断大型化,风机机械零部件(塔架、桨叶和传动轴等)的柔性不断增大,从而产生较大的疲劳载荷。从控制方法上减少这些载荷将会有效地延长风电机组的使用寿命。对于高风速工作区,传统的桨距角控制采用比例积分线性调节器... 详细信息

随着现代风电机组的不断大型化,风机机械零部件(塔架、桨叶和传动轴等)的柔性不断增大,从而产生较大的疲劳载荷。从控制方法上减少这些载荷将会有效地延长风电机组的使用寿命。对于高风速工作区,传统的桨距角控制采用比例积分线性调节器,且控制目标仅考虑风机转速,该方法并未考虑风机的载荷信息,因而无法有效抑制其载荷。本文基于滑模控制理论,在传统控制目标的基础上,提出了一种降低风电机组载荷的多目标变桨距控制策略,在控制风电机组转速恒定的同时,可有效抑制风机塔架和桨叶的机械振动。采用FAST仿真软件,通过与传统桨距角控制方法相比,验证了所提出控制策略的有效性。此外,所设计的滑模控制策略原理简单、易于实现,且对系统参数变化也具有较好的鲁棒性。

关键词：大型风电机组变桨距控制载荷抑制滑模控制

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大型风电机组偏航闸液压系统的设计与建模

机床与液压 2010年第16期38卷 60-62页

作者：褚金高文元宁波大红鹰学院浙江宁波315175 兰州理工大学甘肃兰州730050

设计偏航闸液压系统原理图。应用功率键合图法,通过对系统的分析及简化处理,绘制出偏航闸液压系统的功率键合图。根据功率键合图推导出系统数学模型。利用Matlab7.1的Simulink工具箱对偏航闸液压系统进行仿真,结果证明了系统的可靠性。

关键词：大型风电机组偏航闸液压系统建模仿真

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现代大型风电机组现状与发展趋势

中国机械工程 2013年第1期24卷 125-135页

作者：刘德顺戴巨川胡燕平沈祥兵湖南科技大学湘潭411201 湘电风能有限公司湘潭411000 海上风力发电技术与检测国家重点实验室湘潭411000

在各种可再生能源利用中,风能是使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。通过对风力发电产业现状进行梳理、归纳和分析,总结了风电机组未来发展趋势,并对风电机组风轮气动分析、载荷计... 详细信息

在各种可再生能源利用中,风能是使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。通过对风力发电产业现状进行梳理、归纳和分析,总结了风电机组未来发展趋势,并对风电机组风轮气动分析、载荷计算与分析、结构动力学与控制、能量流传递与调控和变桨距系统等研究现状和面临的问题进行了分析。指出风电机组是涉及多学科理论的复杂非线性系统,包含多物理场和多物理过程,在进一步深入研究过程中,应充分运用多学科知识,采用系统科学的思想方法才能获得全面深入的研究结果。

关键词：可再生能源风能大型风电机组多学科理论系统科学

大型风电机组偏航系统性能异常与检修策略研究

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大型风电机组偏航系统性能异常与检修策略研究

作者：张金豫兰州交通大学

学位级别：硕士

近年来,风电装机逐年增加,已经成为电力供应中不可忽视的重要组成部分。大型风电机组作为风力发电的核心,地位不言而喻。偏航系统作为大型风力发电机组最为重要的子系统,其性能极大地影响着整个发电机组的性能。偏航系统结构复杂,是一... 详细信息

近年来,风电装机逐年增加,已经成为电力供应中不可忽视的重要组成部分。大型风电机组作为风力发电的核心,地位不言而喻。偏航系统作为大型风力发电机组最为重要的子系统,其性能极大地影响着整个发电机组的性能。偏航系统结构复杂,是一个机、电、控制一体化的功能性系统,机械传动偏差、传感器误差、控制参数设置不合理等原因都会造成偏航系统性能产生异常。针对这一问题,本文通过分析风力发电机组能量捕获原理与偏航系统能量捕获原理,明确偏航系统造成能量损失的原因,在此基础上,提出了一套机组偏航系统性能异常判别方法,编写了适用性较强的MATLAB数据处理程序,并制定了实用性强的状态检修策略。机组偏航系统性能异常判别分为以下步骤。机组数据筛选:通过机组运行特征对机组运行状态进行判别,筛选出机组正常并网发电且不限电的运行数据。偏航控制准确性分析:主要分析机组是否能准确对风至风向扇区的中心位置,且偏航控制中的参数设置是否符合具体风况,提炼出风向偏差平均值与标准差两个指标。偏航系统对风误差分析:主要分析机组是否存在由传感器误差造成的对风误差,提炼出偏航误差角度和偏航能量损失参数两个指标。最后依据各个指标的物理含义,提出了一种利用粗大误差估计的性能异常判别方法,并给出了相应的检修策略。基于以上方法,本文选择了甘肃某山地风场进行实验。该风场分为两期投产,分别采用900kW和2MW单机容量的风电机组。机组的偏航系统性能异常情况为:10号机组的偏航平均值存在异常情况,需要针对偏航机械结构进行现场巡视与登塔检修;一期机组中,7、9、16、22、25、45、49、52号等8台机组问题较为严重,存在较大的偏航误差且偏航损失参数较高,推测为风向标由于老化、损坏等原因造成测量与对零误差,建议优先出仓检查,如果损坏,建议及时更换;二期机组中大多数机组存在偏航误差,推测为投产时风向标未做精确对中,建议出仓检查,进行风向标对中调试。结合以上结果,进行了现场排查检修。事实表明,10号机组多处偏航齿圈出现裂纹,减速机与偏航齿圈间隙明显变大,定位销向下滑动,同时存在偏航电机刹车片损坏的情况。一期风向标问题机组中两台出现风向标损坏,二期机组确实有风向标对中调零调试未做或未到位的情况。依据异常判别与检修结果,验证了本文性能异常判别方法的准确性与实用性,实现了偏航系统的状态检修。

关键词：大型风电机组偏航系统能量损失偏航误差