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基于载荷估计的风力发电机组独立变桨距技术研究

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太阳能学报 2014年第12期35卷 2373-2380页

作者：鲁效平吴树梁济南轨道交通装备有限责任公司济南250022

研究基于载荷估计的风力发电机组独立变桨距技术。传统的独立变桨距控制技术需测量叶根弯矩作为目标值,且需在每个桨叶上安装载荷传感器,增加了安装和维护成本,同时会引入测量噪音,基于载荷估计的独立变桨距技术能很好地克服上述问题。... 详细信息

研究基于载荷估计的风力发电机组独立变桨距技术。传统的独立变桨距控制技术需测量叶根弯矩作为目标值,且需在每个桨叶上安装载荷传感器,增加了安装和维护成本,同时会引入测量噪音,基于载荷估计的独立变桨距技术能很好地克服上述问题。分析风力发电机组载荷的主要来源及其影响程度,建立风载荷的过程模型,并以此构建载荷估计器。在NREL建立的风力发电机组模型FAST上对载荷估计器进行验证,并与传统方式进行对比,结果表明:基于载荷估计的独立变桨距控制器在一定程度上可消除风力发电机组上的不平衡载荷,与统一变桨距控制相比,叶轮的俯仰力矩最大峰值减少23%,偏转力矩的最大峰值减少15%,与传统独立变桨距控制技术相比,成本大大降低。

关键词：风力发电机组载荷控制独立变桨距载荷估计 Park坐标变换载荷传感器

基于独立变桨距技术的风力发电机组载荷控制研究

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太阳能学报 2011年第11期32卷 1591-1598页

作者：鲁效平顾海港林勇刚李伟刘宏伟浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027 济南轨道交通装备有限责任公司济南250022

研究了基于独立变桨距技术的风力发电机组的载荷控制,研究方法主要从空气动力学入手,建立了风力发电机组独立变桨距系统的多输入多输出线性化模型,利用d-q坐标变换将旋转坐标系下的载荷转换到固定坐标系下,设计模糊控制器,对d轴和q轴的... 详细信息

研究了基于独立变桨距技术的风力发电机组的载荷控制,研究方法主要从空气动力学入手,建立了风力发电机组独立变桨距系统的多输入多输出线性化模型,利用d-q坐标变换将旋转坐标系下的载荷转换到固定坐标系下,设计模糊控制器,对d轴和q轴的载荷分量分别采用模糊PID控制。为了检验该控制方式的效果,在半物理实验平台上进行相应的仿真实验,结果显示独立变桨距控制技术可有效消除风力机上的不平衡载荷,与统一变桨距控制相比,叶轮的俯仰力矩最大峰值减少68.1%,偏转力矩的最大峰值减少52.3%,同时也可以看出,采用独立变桨距技术后对功率的输出影响不大。

关键词：风力发电机组载荷控制独立变桨距模糊PID d-q坐标变换

基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略研究

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中国电机工程学报 2016年第14期36卷 3798-3805页

作者：刘皓明唐俏俏张占奎李琰河海大学能源与电气学院江苏省南京市211100 中国电力科学研究院北京市海淀区100192

针对风切变和塔影效应引起的风力机气动载荷周期性波动,展开风电机组独立变桨距控制策略研究。基于叶素动量理论进行风轮叶片气动建模,在Matlab/Simulink平台上编程实现叶片气动载荷计算模型,并与GH Bladed仿真结果进行对比分析。提出... 详细信息

针对风切变和塔影效应引起的风力机气动载荷周期性波动,展开风电机组独立变桨距控制策略研究。基于叶素动量理论进行风轮叶片气动建模,在Matlab/Simulink平台上编程实现叶片气动载荷计算模型,并与GH Bladed仿真结果进行对比分析。提出了基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略,根据方位角反馈设置动态权系数,周期性调节每支叶片的桨距角,并在此基础上增加了叶根挥舞载荷PID控制环节,以微调修正桨距角。基于Matlab/Simulink和GH Bladed平台进行仿真分析,结果表明,该联合反馈控制策略可有效平缓周期或随机性的叶片挥舞载荷波动,而且对于减小风轮不平衡载荷以及降低风力机疲劳载荷有较好的效果。

关键词：独立变桨距风切变塔影效应载荷反馈方位角反馈

减小风力机1P气动载荷和3P气动转矩脉动的独立变桨距控制策略研究

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太阳能学报 2018年第9期39卷 2453-2461页

作者：唐俏俏刘皓明任秋业张占奎迟永宁河海大学能源与电气学院南京211100 中国电力科学研究院有限公司新能源与储能运行控制国家重点实验室北京100192

为研究风切变和塔影效应对三叶片风力机气动载荷、气动转矩以及输出功率的影响，根据风切变和塔影效应的风速模型，引入等效风速模型，推导分析风力机1P（P为风轮旋转频率）气动载荷和3P气动转矩脉动的形成机理，并基于GH Bladed仿真平... 详细信息

为研究风切变和塔影效应对三叶片风力机气动载荷、气动转矩以及输出功率的影响，根据风切变和塔影效应的风速模型，引入等效风速模型，推导分析风力机1P（P为风轮旋转频率）气动载荷和3P气动转矩脉动的形成机理，并基于GH Bladed仿真平台验证这2种脉动的存在性。为减小这2种脉动对风力机产生的影响，基于变桨控制，设计带通滤波器过滤出风力机输出功率的3P脉动分量，并结合方位角信号将其转换为每支叶片的桨距角调节信号，与统一变桨控制的桨距角参考信号叠加，实现基于输出功率和方位角联合反馈的独立变桨距控制。仿真结果表明，所提独立变桨距控制策略不仅能有效缓解风力机1P叶根挥舞载荷脉动，还能明显减小气动转矩和输出功率的3P分量，从而在减小风轮疲劳载荷的同时提高风电机组输出电能质量。

关键词：风力机气动载荷振动控制独立变桨距输出功率方位角反馈

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水平轴潮流能发电机组独立变桨距系统

浙江大学学报（工学版） 2013年第3期47卷 528-534页

作者：徐全坤李伟刘宏伟林勇刚石茂顺浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

针对水平轴潮流能发电机组轮毂空间小、变桨角度大、变桨力矩大等特点,设计一种新型的基于电液比例控制的齿轮齿条传动方案的独立变桨距系统.该系统机械结构紧凑,占用空间小,各个桨叶变桨执行机构相互独立.在分析变桨距载荷的基础上,建... 详细信息

针对水平轴潮流能发电机组轮毂空间小、变桨角度大、变桨力矩大等特点,设计一种新型的基于电液比例控制的齿轮齿条传动方案的独立变桨距系统.该系统机械结构紧凑,占用空间小,各个桨叶变桨执行机构相互独立.在分析变桨距载荷的基础上,建立系统的数学模型,并在AMESim软件中对系统进行了仿真研究.仿真结果表明:该系统顺桨变桨180°只需1.1s,逆桨变桨180°只需3.4s,响应速度快,稳定性好,并且可以实现独立变桨,满足了水平轴潮流能发电机组的变桨要求.

关键词：潮流能发电水平轴独立变桨距液压控制

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基于无模型控制的风电机组独立变桨距控制

太阳能学报 2015年第1期36卷 1-5页

作者：刘颖明朱江生姚兴佳马奎超王晓东王士荣郭庆鼎沈阳工业大学新能源工程学院沈阳110870 沈阳工业大学风能技术研究所沈阳110023

针对大型风电机组强外部扰动和无法准确建模等问题,提出无模型自适应(MFA)独立变桨距控制技术,控制器设计充分考虑机组模型的非线性问题,通过优化内部参数使系统克服时变及非线性,满足系统动态和稳态要求。在额定风速以上时,通过调节发... 详细信息

针对大型风电机组强外部扰动和无法准确建模等问题,提出无模型自适应(MFA)独立变桨距控制技术,控制器设计充分考虑机组模型的非线性问题,通过优化内部参数使系统克服时变及非线性,满足系统动态和稳态要求。在额定风速以上时,通过调节发电机转矩维持额定功率输出稳定,通过调节桨距角实现减载,以3 MW风电机组为实验对象,基于Blade软件对该控制策略和传统PID控制策略进行仿真比较。结果表明,这种新控制策略可有效稳定风电机组输出功率和降低机组载荷。

关键词：独立变桨距载荷控制无模型控制坐标变换

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基于独立变桨距控制的风轮减载策略

河海大学学报（自然科学版） 2016年第3期44卷 278-282页

作者：唐俏俏刘皓明袁晓玲许波峰河海大学能源与电气学院江苏南京211100

为减小风切变、塔影效应以及湍流风等因素引起的风轮不平衡载荷,在分析风切变、塔影效应以及湍流风模型的基础上,提出了一种基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略。结合方位角权系数分配环节和叶根挥舞载荷反馈PID控制环节,分... 详细信息

为减小风切变、塔影效应以及湍流风等因素引起的风轮不平衡载荷,在分析风切变、塔影效应以及湍流风模型的基础上,提出了一种基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略。结合方位角权系数分配环节和叶根挥舞载荷反馈PID控制环节,分别调节每支叶片的桨距角,实现风轮减载控制。基于GH Bladed平台的仿真结果表明,与统一变桨距控制相比,所提独立变桨距控制策略可有效减小风轮不平衡载荷,不仅适用于风切变和塔影效应引起的载荷波动,在湍流风影响时也能起到较好的抑制作用。

关键词：独立变桨距减载策略载荷反馈方位角反馈风切变塔影效应湍流风 GH Bladed平台

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基于支持向量机权系数的独立变桨距学习控制

信息与控制 2015年第6期44卷 685-689,696页

作者：秦斌王欣郭百顺朱万力范定成湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007

由于风速的随机性和不均衡性易造成高风速段机组输出功率波动,同时给整个风电机组带来挥舞震动等不平衡载荷.为降低疲劳载荷和改进系统性能,在分析风力发电系统恒功率运行区域内载荷动态模型的基础上,将支持向量机和权系数控制相结合,... 详细信息

由于风速的随机性和不均衡性易造成高风速段机组输出功率波动,同时给整个风电机组带来挥舞震动等不平衡载荷.为降低疲劳载荷和改进系统性能,在分析风力发电系统恒功率运行区域内载荷动态模型的基础上,将支持向量机和权系数控制相结合,提出一种基于在线支持向量机学习的权系数的独立变桨距学习控制方案.然后构建永磁直驱风力发电系统独立变桨距控制系统模型并在RT-LAB实时仿真系统上进行仿真.仿真结果表明该方法在保证稳定功率输出的同时,实现了桨距角的平稳调节,降低了不平衡载荷和减轻了机组疲劳度和组件间的磨损,从而验证了该控制策略的正确性和有效性.

关键词：风力发电系统独立变桨距权系数支持向量机

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基于方位角权系数分配的独立变桨距控制

控制工程 2014年第6期21卷 829-832,837页

作者：彭继慎丁紫佩丁柏闻辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁机电职业技术学院黄海汽车工程学院辽宁丹东118009

风力发电机组功率不断提升,风机桨叶随之增大,风机在额定风速以上运行时,桨叶所受气动载荷逐渐增大,为风机安全运行埋下了隐患,因此希望减小这一载荷。针对这一问题,在充分分析风电机组结构及其运行规律的基础上,依据空气动力学原理,提... 详细信息

风力发电机组功率不断提升,风机桨叶随之增大,风机在额定风速以上运行时,桨叶所受气动载荷逐渐增大,为风机安全运行埋下了隐患,因此希望减小这一载荷。针对这一问题,在充分分析风电机组结构及其运行规律的基础上,依据空气动力学原理,提出了一种基于桨叶方位角权系数分配的独立变桨距控制方法。同时,针对风机输出功率要求稳定的目标,设计了一种模糊-PID控制器。仿真结果表明,风机在高于额定风速以上运行时,这种模糊-PID控制下,基于桨叶方位角权系数分配的独立变桨距控制策略,可以改善风机输出功率并有效地减小桨叶气动载荷。

关键词：气动载荷方位角权系数独立变桨距模糊-PID