【摘要】：目前,風(fēng)電機(jī)組正向高效率、高穩(wěn)定性目標(biāo)發(fā)展,機(jī)組效率主要由風(fēng)輪氣動(dòng)效率和運(yùn)行時(shí)的控制策略兩方面決定。為了進(jìn)一步提高機(jī)組風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性,開展了針對(duì)風(fēng)電機(jī)組氣動(dòng)效率及控制策略的研究。針對(duì)目前被廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)葉素動(dòng)量(Blade Element Momentum,BEM)理論無法用于計(jì)算有錐角風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)特性的問題,在傳統(tǒng)BEM理論基礎(chǔ)上,提出了引入錐角β的BEM修正模型,并應(yīng)用修正后的β-BEM模型對(duì)NACA0012翼型1.5 MW風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪錐角進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明引入一定錐角后,能夠使風(fēng)能利用系數(shù)得到進(jìn)一步提高。針對(duì)目前風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪攻角設(shè)計(jì)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(shí)際風(fēng)輪與航空器在結(jié)構(gòu)和能量轉(zhuǎn)換方式上均不相同的問題,提出并證實(shí)了使機(jī)組獲得最大風(fēng)能利用系數(shù)的“最佳攻角”大于“最大升阻比攻角”。首先給出了對(duì)攻角優(yōu)化的微分模型,之后進(jìn)行最佳攻角的算例分析,最后分析了風(fēng)輪錐角以及變風(fēng)況條件下的轉(zhuǎn)矩控制對(duì)最佳攻角的影響。結(jié)果表明采用最佳攻角后,風(fēng)能利用系數(shù)得到顯著提高。針對(duì)傳統(tǒng)最大功率點(diǎn)追蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略沒有考慮回歸路徑對(duì)輸出功率的影響,提出一種基于最優(yōu)回歸路徑的改進(jìn)MPPT控制策略。在傳統(tǒng)MPPT控制基礎(chǔ)上,引入變槳控制,實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組在MPPT過程中對(duì)工作點(diǎn)回歸路徑的優(yōu)化,應(yīng)用β-BEM修正模型結(jié)合二次搜索算法實(shí)時(shí)確定槳距角參考值,最終使機(jī)組在MPPT過程中輸出功率最大化。針對(duì)風(fēng)速階躍減小、階躍增大以及湍流風(fēng)三種工況對(duì)回歸路徑進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果表明,優(yōu)化后風(fēng)力機(jī)輸出功率得到提高。針對(duì)發(fā)電機(jī)輸出功率波動(dòng)現(xiàn)象,設(shè)計(jì)一種非線性模型預(yù)測(cè)控制(Nonlinear Model Predictive Control,NMPC)控制器,通過將擾動(dòng)信息引入非線性模型預(yù)測(cè)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(jī)組輸出功率的穩(wěn)定性。結(jié)果表明采用NMPC控制器能夠在極端連續(xù)陣風(fēng)工況和湍流風(fēng)工況下有效抑制輸出功率波動(dòng)。
【圖文】：

全球風(fēng)能協(xié)會(huì)（ＧＷＥＣ）發(fā)布的２０１８全球風(fēng)電發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示［３］，過去１７年間，世逡逑界風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)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(dān)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(hào)：2684080