基于獨立變槳距控制的風電機組葉片揮舞振動抑制方案研究

17400字 55頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘要
隨著風力發(fā)電技術的迅速發(fā)展，風電機組單機容量不斷增大提高，風輪直徑和掃掠面積也不斷增大。風電機組葉片轉(zhuǎn)動時受到風切變和塔影效應的影響，導致風輪葉片受力不均，產(chǎn)生不平衡載荷不僅引起葉片的揮舞振動，還會進一步增大葉片的疲勞載荷，縮短葉片的壽命。故風輪葉片的揮舞振動抑制技術值得深入研究。
獨立變槳距控制技術通過單獨調(diào)節(jié)每一個葉片的槳距角，能在保證風力機穩(wěn)定功率輸出的基礎上，減小因風速在空間上的非均勻分布而引起的葉片揮舞振動。本文基于風力機的空氣動力學原理和工程控制理論，針對變槳距風力發(fā)電機組的運行特點和風速的變化規(guī)律，研究了基于方位角權系數(shù)分配的獨立變槳距控制策略。在建立風電機組變槳距系統(tǒng)線性化模型的基礎上，通過PID控制器調(diào)整槳距角完成對功率、風輪轉(zhuǎn)速的控制，保證發(fā)電機具有穩(wěn)定的功率輸出。設計了基于方位角權系數(shù)分配的獨立變槳距控制策略，并針對風切變和塔影效應的風速模型，基于Matlab平臺進行仿真驗證。最后，以一臺2MW的風電機組進行仿真分析，仿真結(jié)果驗證了基于方位角權系數(shù)分配的獨立變槳距控制策略的有效性。與統(tǒng)一變槳距控制相比，獨立變槳距控制下的葉片揮舞載荷有了明顯減小，即基于方位角權系數(shù)分配的獨立變槳距控制策略可有效緩解葉片揮舞振動。



關鍵詞：獨立變槳距；揮舞振動；風切變；塔影效應；權系數(shù)分配