【摘要】：目前,風電機組正向高效率、高穩(wěn)定性目標發(fā)展,機組效率主要由風輪氣動效率和運行時的控制策略兩方面決定。為了進一步提高機組風能轉換效率及穩(wěn)定性,開展了針對風電機組氣動效率及控制策略的研究。針對目前被廣泛應用的傳統(tǒng)葉素動量(Blade Element Momentum,BEM)理論無法用于計算有錐角風力機氣動特性的問題,在傳統(tǒng)BEM理論基礎上,提出了引入錐角β的BEM修正模型,并應用修正后的β-BEM模型對NACA0012翼型1.5 MW風電機組風輪錐角進行優(yōu)化。結果表明引入一定錐角后,能夠使風能利用系數得到進一步提高。針對目前風電機組風輪攻角設計及控制策略普遍采用航空器理論中的“最大升阻比”理論,而實際風輪與航空器在結構和能量轉換方式上均不相同的問題,提出并證實了使機組獲得最大風能利用系數的“最佳攻角”大于“最大升阻比攻角”。首先給出了對攻角優(yōu)化的微分模型,之后進行最佳攻角的算例分析,最后分析了風輪錐角以及變風況條件下的轉矩控制對最佳攻角的影響。結果表明采用最佳攻角后,風能利用系數得到顯著提高。針對傳統(tǒng)最大功率點追蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略沒有考慮回歸路徑對輸出功率的影響,提出一種基于最優(yōu)回歸路徑的改進MPPT控制策略。在傳統(tǒng)MPPT控制基礎上,引入變槳控制,實現風電機組在MPPT過程中對工作點回歸路徑的優(yōu)化,應用β-BEM修正模型結合二次搜索算法實時確定槳距角參考值,最終使機組在MPPT過程中輸出功率最大化。針對風速階躍減小、階躍增大以及湍流風三種工況對回歸路徑進行優(yōu)化,結果表明,優(yōu)化后風力機輸出功率得到提高。針對發(fā)電機輸出功率波動現象,設計一種非線性模型預測控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)控制器,通過將擾動信息引入非線性模型預測控制器的最優(yōu)控制策略中,降低塔筒、葉片的載荷和變槳頻率,提高機組輸出功率的穩(wěn)定性。結果表明采用NMPC控制器能夠在極端連續(xù)陣風工況和湍流風工況下有效抑制輸出功率波動。
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全球風能協(xié)會（ＧＷＥＣ）發(fā)布的２０１８全球風電發(fā)展統(tǒng)計數據顯示［３］，過去１７年間，世逡逑界風電機組裝機容量飛速X棾ぃ刂梗玻埃保紡甑�，全球肪i繢奐譜盎萘吭嘉擔沖澹兀保埃靛義希停�，壤_跡保彼盡＜偕樅β使ぷ鰨�，全年将发导偞．６Ｘ�

本文編號：2684080