為研究大型風(fēng)力機(jī)的主動(dòng)降載控制方法,以NREL 5 MW參考風(fēng)力機(jī)為研究對(duì)象,建立了具有尾緣襟翼的智能葉片風(fēng)力機(jī)非定常氣動(dòng)模型,并分析其非定常氣動(dòng)性能。基于x-LMS分別對(duì)槳距角和尾緣襟翼角進(jìn)行控制,提出將二者結(jié)合的復(fù)合主動(dòng)降載控制方法,并分析了在不同風(fēng)況下所提控制方法的控制效果。結(jié)果表明:所建模型可有效模擬出智能葉片風(fēng)力機(jī)的非定常氣動(dòng)性能;所提控制方法可同時(shí)抑制高頻與低頻葉根揮舞彎矩波動(dòng),并顯著降低葉片疲勞載荷,有利于風(fēng)力機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。 

【文章來(lái)源】：動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2019,39(05)北大核心

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圖１帶有尾緣襟翼的風(fēng)力機(jī)葉片Ｆｉｇ．１Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｗｉｔｈｔｒａｉｌｉｎｇｅｄｇｅｆｌａｐ

機(jī)葉輪直徑為１２６ｍ，輪轂直徑為３ｍ，輪轂高度為９０ｍ，葉片長(zhǎng)度為６１．５ｍ，額定風(fēng)速為１１．４ｍ／ｓ，切入風(fēng)速為３ｍ／ｓ，切出風(fēng)速為２５ｍ／ｓ，額定轉(zhuǎn)速為１２．１ｒ／ｍｉｎ。１．２尾緣襟翼參數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)［１１］中的方法對(duì)葉片進(jìn)行尾緣襟翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在每個(gè)葉片距離葉根４９．６７５～６０．１３０ｍ處安裝１個(gè)尾緣襟翼，如圖１所示。尾緣襟翼占弦比為２５％，最大偏轉(zhuǎn)角度為１０°，最大偏轉(zhuǎn)速率為４０（°）／ｓ。圖２為不同尾緣襟翼角（－１０°、０°、１０°）下的尾緣襟翼形變示意圖。圖１帶有尾緣襟翼的風(fēng)力機(jī)葉片Ｆｉｇ．１Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｗｉｔｈｔｒａｉｌｉｎｇｅｄｇｅｆｌａｐ圖２尾緣襟翼形變示意圖Ｆｉｇ．２Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｔｒａｉｌｉｎｇｅｄｇｅｆｌａｐ１．３風(fēng)速模型與超過(guò)額定風(fēng)速相比，風(fēng)力機(jī)在低于額定風(fēng)速的風(fēng)況下運(yùn)行時(shí)，對(duì)葉片揮舞方向疲勞壽命造成的損傷更小。此外，在低于額定風(fēng)速的風(fēng)況下進(jìn)行主動(dòng)降載控制會(huì)降低風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率［１２］。因此，針對(duì)ＮＲＥＬ５ＭＷ參考風(fēng)力機(jī)，筆者利用ＴｕｒｂＳｉｍ軟件分別生成平均風(fēng)速為１１．４ｍ／ｓ和１６ｍ／ｓ的標(biāo)準(zhǔn)湍流風(fēng)況（見(jiàn)圖３），并在２種風(fēng)況下進(jìn)行了主動(dòng)降載控制研究。圖３標(biāo)準(zhǔn)湍流風(fēng)況Ｆｉｇ．３Ｎｏｒｍａｌｔｕｒｂｕｌｅｎｔｗｉｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ２風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)模型為準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)力機(jī)葉片載荷，筆者在風(fēng)力機(jī)定常氣動(dòng)模型［１

ａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｔｒａｉｌｉｎｇｅｄｇｅｆｌａｐ１．３風(fēng)速模型與超過(guò)額定風(fēng)速相比，風(fēng)力機(jī)在低于額定風(fēng)速的風(fēng)況下運(yùn)行時(shí)，對(duì)葉片揮舞方向疲勞壽命造成的損傷更小。此外，在低于額定風(fēng)速的風(fēng)況下進(jìn)行主動(dòng)降載控制會(huì)降低風(fēng)力機(jī)的發(fā)電效率［１２］。因此，針對(duì)ＮＲＥＬ５ＭＷ參考風(fēng)力機(jī)，筆者利用ＴｕｒｂＳｉｍ軟件分別生成平均風(fēng)速為１１．４ｍ／ｓ和１６ｍ／ｓ的標(biāo)準(zhǔn)湍流風(fēng)況（見(jiàn)圖３），并在２種風(fēng)況下進(jìn)行了主動(dòng)降載控制研究。圖３標(biāo)準(zhǔn)湍流風(fēng)況Ｆｉｇ．３Ｎｏｒｍａｌｔｕｒｂｕｌｅｎｔｗｉｎｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ２風(fēng)力機(jī)氣動(dòng)模型為準(zhǔn)確計(jì)算風(fēng)力機(jī)葉片載荷，筆者在風(fēng)力機(jī)定常氣動(dòng)模型［１３］的基礎(chǔ)上，利用Ｆｌｕｅｎｔ軟件研究尾緣襟翼的氣動(dòng)性能，并加入動(dòng)態(tài)失速改進(jìn)模型和動(dòng)態(tài)尾流修正模型，建立智能葉片風(fēng)力機(jī)非定常氣動(dòng)模型，并分析了所建模型的非定常氣動(dòng)性能。２．１尾緣襟翼氣動(dòng)性能在Ｆｌｕｅｎｔ軟件中采用Ｓｐａｌａｒｔ－Ａｌｌｍａｒａｓ湍流模型計(jì)算不同攻角（－１０°～２０°）與尾緣襟翼角·０１４·動(dòng)力工程學(xué)報(bào)第３９卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]智能葉片風(fēng)力機(jī)建模及多目標(biāo)尾緣襟翼控制[J]. 張文廣,白雪劍.  動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2018(04)
[2]尾緣襟翼結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)大型風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能影響的仿真研究[J]. 張文廣,李騰飛,劉吉臻,白雪劍,韓越,胡陽(yáng).  可再生能源. 2016(12)
[3]基于獨(dú)立變槳距技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組載荷控制研究[J]. 魯效平,顧海港,林勇剛,李偉,劉宏偉.  太陽(yáng)能學(xué)報(bào). 2011(11)



本文編號(hào)：3060830