為了研究尾緣襟翼在風力機主動降載和功率控制方面的效果,以NREL 5 MW參考風力機為研究對象,在每個葉片上增加了2段獨立的尾緣襟翼。首先,建立了智能葉片風力機氣動、傳動鏈以及發(fā)電機模型,進而在Matlab/Simulink中搭建了帶有尾緣襟翼的智能葉片風力機模型,并在不同風況下使用FAST氣彈仿真平臺對所建模型進行對比驗證,最后在智能葉片風力機模型基礎(chǔ)上設計了多目標多襟翼控制。結(jié)果表明:與FAST氣彈仿真平臺相比,智能葉片風力機模型各項參數(shù)偏差均小于10%,精度較高;在多目標多襟翼控制作用下,風力機的葉根揮舞彎矩在1P頻率處的功率譜密度減少了89.73%,發(fā)電機功率標準差減少了75.07%。 

【文章來源】：動力工程學報. 2018,38(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖１帶尾緣襟翼的ＮＲＥＬ５ＭＷ參考風力機葉片結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．１ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＮＲＥＬ５ＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｗｉｔｈｔｒａｉ－

式中：Ｊｒ為風輪轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量；ＪＧ為發(fā)電機轉(zhuǎn)動慣量；θｒ為風輪轉(zhuǎn)子角位移；θＬ為低速軸角位移；θＨ為高速軸角位移；θＧ為發(fā)電機角位移；Ｔｒ為風輪轉(zhuǎn)子氣動扭矩；ＴＬ為低速軸扭矩；ＴＨ為高速軸扭矩；ＴＧ為發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩；Ｋ為低速軸剛度；Ｃ為低速軸阻尼；Ｎ為齒輪箱傳動比。圖２雙質(zhì)塊傳動鏈模型等效圖Ｆｉｇ．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｗｏ－ｍａｓｓｄｒｉｖｅｃｈａｉｎｍｏｄｅｌ２．３雙饋感應發(fā)電機模型雙饋感應發(fā)電機又稱轉(zhuǎn)子交流勵磁電機，主要包括電機本體和交流勵磁及控制系統(tǒng)２部分。所使用的雙饋感應發(fā)電機是在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中雙饋異步發(fā)電機的基礎(chǔ)上，通過修改其內(nèi)部結(jié)構(gòu)［１２］和發(fā)電機參數(shù)［１３］，并調(diào)整其矢量控制的控制器參數(shù)，得到額定功率為５ＭＷ的雙饋感應發(fā)電機模型（見圖３）。圖３５ＭＷ風力機雙饋感應發(fā)電機模型Ｆｉｇ．３ＤＦＩＧｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ５ＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ３智能葉片風力機模型驗證ＦＡＳＴ是由ＮＲＥＬ開發(fā)的氣彈仿真平臺，可計算兩葉片或三葉片水平軸風力機的極端載荷和疲勞載荷［１４］，其經(jīng)過ＧＬ認證，計算結(jié)果準確度高。針對無襟翼和有襟翼的情況，采用基于ＦＡＳＴ的帶尾緣襟翼的風力機氣彈仿真平臺［６］對所建立的智能葉片風力機模型進行對比驗證。３．１４～１１ｍ／ｓ階躍變化風況對比仿真時間為８００ｓ，仿真風況為每１００ｓ增加１ｍ／ｓ的階躍變化風況，變化范圍為４～１１ｍ／ｓ。

２雙質(zhì)塊傳動鏈模型等效圖Ｆｉｇ．２Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｄｉａｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｗｏ－ｍａｓｓｄｒｉｖｅｃｈａｉｎｍｏｄｅｌ２．３雙饋感應發(fā)電機模型雙饋感應發(fā)電機又稱轉(zhuǎn)子交流勵磁電機，主要包括電機本體和交流勵磁及控制系統(tǒng)２部分。所使用的雙饋感應發(fā)電機是在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中雙饋異步發(fā)電機的基礎(chǔ)上，通過修改其內(nèi)部結(jié)構(gòu)［１２］和發(fā)電機參數(shù)［１３］，并調(diào)整其矢量控制的控制器參數(shù)，得到額定功率為５ＭＷ的雙饋感應發(fā)電機模型（見圖３）。圖３５ＭＷ風力機雙饋感應發(fā)電機模型Ｆｉｇ．３ＤＦＩＧｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ５ＭＷｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅ３智能葉片風力機模型驗證ＦＡＳＴ是由ＮＲＥＬ開發(fā)的氣彈仿真平臺，可計算兩葉片或三葉片水平軸風力機的極端載荷和疲勞載荷［１４］，其經(jīng)過ＧＬ認證，計算結(jié)果準確度高。針對無襟翼和有襟翼的情況，采用基于ＦＡＳＴ的帶尾緣襟翼的風力機氣彈仿真平臺［６］對所建立的智能葉片風力機模型進行對比驗證。３．１４～１１ｍ／ｓ階躍變化風況對比仿真時間為８００ｓ，仿真風況為每１００ｓ增加１ｍ／ｓ的階躍變化風況，變化范圍為４～１１ｍ／ｓ。圖４給出了輪轂高度風速從４ｍ／ｓ到１１ｍ／ｓ階躍增加時，智能葉片風力機模型與ＦＡＳＴ氣彈仿真平臺的對比圖。從圖４可以看出，與ＦＡＳＴ氣彈仿真平臺相比，智能葉片風力機模型葉片１葉根揮舞彎矩偏差小于４．６％，發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差小于０．２％，發(fā)電機功率偏差小于０．５％�？梢�，在４～１１ｍ／ｓ的階躍變化

【參考文獻】：
期刊論文
[1]風力機尾緣襟翼結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及控制性能分析[J]. 張文廣,白雪劍,韓越.  動力工程學報. 2017(12)
[2]具有尾緣襟翼風力機的恒功率反步法控制[J]. 盧經(jīng)緯,張臻,梁宇坤,張文廣.  控制理論與應用. 2017(01)
[3]尾緣襟翼結(jié)構(gòu)參數(shù)對大型風機氣動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.  可再生能源. 2016(12)

碩士論文
[1]風力發(fā)電機傳動裝置建模分析[D]. 劉豹.東北大學 2012



本文編號：3468135