本文關鍵詞：漂浮式海上風力發(fā)電機組載荷控制研究　出處：《沈陽工業(yè)大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 漂浮式海上風電機組 動態(tài)載荷控制 魯棒控制 μ綜合

【摘要】：隨著海上風力發(fā)電技術的迅速發(fā)展和裝機容量的不斷增加,大功率深海漂浮式風電機組逐步成為發(fā)展趨勢和研究熱點。其葉片、傳動鏈、塔筒、浮式基礎和系泊系統(tǒng)等關鍵部件都具有柔性低頻模態(tài),耦合振動幾率增加,機組運行過程中受到的載荷更加復雜。本文以5MW Spar漂浮式海上風電機組為研究對象,以減小柔性部件動態(tài)載荷為目標,對系統(tǒng)動力學模型和載荷控制策略進行深入研究。通過調整葉片槳距角和發(fā)電機轉矩從而減小機組運行過程中所受到的動態(tài)載荷,重點解決漂浮式海上風力發(fā)電機組無法準確建模、外部強擾動等不確定因素對動態(tài)載荷控制帶來的影響問題。主要工作如下:建立了海上風力機-浮式基礎-系泊系統(tǒng)動力學模型,分析了海浪水動力、機艙搖擺、海上風電場尾流對機組振動及載荷的影響,重點研究了風輪不平衡載荷和柔性傳動鏈載荷。并以此為基礎確定了漂浮式風電機組載荷控制總體方案。針對海上風電場尾流效應引起的風輪不平衡、耦合水動力的機艙搖擺振動問題,提出了漂浮式風電機組變槳多目標載荷控制策略,采用H_2/H_∞魯棒控制對機組輸出功率穩(wěn)定性和機艙縱向運動兩個目標進行同時控制,從而使風電機組達到整體最優(yōu)的目的。采用基于尾流中心預測的多步模型預測減小風輪不平衡載荷。針對漂浮式海上風電機組柔性傳動系統(tǒng)動力學參數不確定性特點,提出了雙回路傳動系統(tǒng)非扭轉載荷控制策略,使用基于μ綜合設計的控制器,對傳動系統(tǒng)縱向和橫向同時進行控制,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。針對于傳動鏈扭轉載荷,設計了基于卡爾曼狀態(tài)估計的動態(tài)扭轉載荷控制器,通過減小傳動鏈上風輪和發(fā)電機的等效轉速差,減小傳動鏈扭矩。為了驗證本文提出的動態(tài)載荷控制策略,構建了漂浮式海上風電機組控制硬件在環(huán)測試平臺,在風浪聯合作用工況下進行了測試和對比分析。動態(tài)載荷對比結果表明該載荷控制方法可以明顯減小風輪不平衡及傳動系統(tǒng)載荷,從而驗證了動態(tài)載荷控制策略的可行性、有效性。
[Abstract]:With the rapid development of offshore wind power generation technology and the installed capacity increased, large power deep-sea floating wind power units have gradually become the development trend and research hotspot. The blade, the transmission chain of tower, the key components of the floating foundation and mooring system has flexible low-frequency modes, coupling vibration load by the increased risk during operation of the unit is more complex. Based on the 5MW Spar floating offshore wind turbine as the research object, in order to reduce the dynamic load of flexible components as the goal, in-depth study on the system dynamics model and load control strategy. By adjusting the blade pitch angle and generator torque so as to reduce the dynamic load by during operation of the unit, the key to solve the floating offshore wind turbines cannot be accurately modeled, strong external disturbance and other uncertain factors on the impact of dynamic load control problem. The main work such as Under the established floating foundation of offshore wind turbine dynamic mooring system model, analyzed the hydrodynamic waves, cabin swing, offshore wind farm wake effect on vibration and load, and focus on the wind wheel load imbalance and flexible drive chain load. And on this basis determine the floating wind power the unit load control scheme. The wind wheel for offshore wind farm wake effect caused by the imbalance, coupled with hydrodynamic cabin rocking vibration problem, put forward the floating wind turbine pitch multi-objective load control strategy, H_2/H_ robust control and control the output power stability of the unit and the cabin longitudinal motion of two target by thus, the wind turbine to achieve the overall optimal objective. The multi-step prediction model of wake center reduced wind wheel unbalance load. Based on for floating offshore wind turbine flexible transmission system The uncertainty of system dynamics parameters, non torsion load control strategy of double loop transmission system is proposed, using the controller synthesis based on the design of transmission system of the vertical and horizontal control at the same time, improve the stability and robustness of the system. According to the transmission chain torsion loads, design the dynamic state estimation of Calman torsion load controller based on by reducing speed, the equivalent dynamic chain wind wheel and the generator, reducing transmission chain torque. In order to verify the proposed dynamic load control strategy, the construction of floating offshore wind turbine control hardware in the loop test platform, were tested and compared to the combined effect of wind and wave conditions. Results show that the dynamic load the load control method can obviously reduce the load of the wind wheel unbalance and transmission system, which verifies the feasibility of dynamic load control strategy, effective .

【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM315

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;風力發(fā)電機組項目[J];機電新產品導報;2002年11期

2 黃順禮;;世界最大的風力發(fā)電機組[J];電氣技術;2004年11期

3 許移慶;冀東;;風力發(fā)電機組塔架仿真和分析[J];能源研究與信息;2006年02期

4 王哲;;關于風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測的思考[J];中國設備工程;2007年04期

5 李興國;何玉林;金鑫;;風力發(fā)電機組系統(tǒng)建模與仿真[J];重慶大學學報;2008年11期

6 董正茂;田德;王海寬;魏玉通;王麗麗;胡學敏;許明;;濃縮風能型風力發(fā)電機組的安裝、使用與維護[J];農村牧區(qū)機械化;2008年06期

7 ;遼寧將生產世界先進的風力發(fā)電機組核心部件[J];電站輔機;2008年02期

8 ;風力發(fā)電機組不斷向大型化發(fā)展[J];東方電機;2008年05期

9 賀廣零;;風力發(fā)電機組風場模擬[J];中國電機工程學報;2009年29期

10 張俊妍;;風力發(fā)電機組的裝配技術[J];才智;2009年32期

相關會議論文 前10條

1 劉樺;鄧良;廖暉;;水平軸風力發(fā)電機組通用動力學建模研究[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2011年學術研討會論文集[C];2011年

2 楊旭坤;;風力發(fā)電機組火災危險性及防范措施研究[A];2010中國消防協會科學技術年會論文集[C];2010年

3 陳飛;陳鵬飛;吳威;;淺談風力發(fā)電機組防雷要點[A];S13 第十屆防雷減災論壇——雷電災害與風險評估[C];2012年

4 劉樺;鄧良;廖暉;;水平軸風力發(fā)電機組通用動力學建模研究[A];中國農業(yè)機械工業(yè)協會風能設備分會2011年度論文集（上）[C];2011年

5 程朗;;電網友好型風力發(fā)電機組性能及應用[A];中國農業(yè)機械工業(yè)協會風能設備分會2011年度論文集（上）[C];2011年

6 鞠偉華;王振鵬;;風力發(fā)電機組火災防范初探[A];中國農業(yè)機械工業(yè)協會風能設備分會2012年度論文集（上）[C];2012年

7 ;南車株洲所高海拔型風力發(fā)電機組入主貴州[A];《電站信息》2012年第9期[C];2012年

8 李龍剛;馬強;許斌;;風力發(fā)電機組鑄件解析[A];中國農業(yè)機械工業(yè)協會風能設備分會2013年度論文集（上）[C];2013年

9 李衛(wèi)東;丁鈞;孫樵;;幾種常見風力發(fā)電機組的對比分析[A];中國農業(yè)機械工業(yè)協會風能設備分會2013年度論文集（上）[C];2013年

10 莊嚴;紀國瑞;王峰;;風力發(fā)電機組的防雷與接地工藝設計(上)[A];中國農業(yè)機械工業(yè)協會風能設備分會2013年度論文集（上）[C];2013年

相關重要報紙文章 前10條

1 黃欣　李敏蕾;風力發(fā)電機組進口乘“風”上揚[N];科技日報;2007年

2 記者楊星;在我市合作開發(fā)風力發(fā)電機組[N];鄂爾多斯日報;2009年

3 許元強;宜興首臺風力發(fā)電機組成功發(fā)電[N];無錫日報;2010年

4 記者 楊娜;西安金風首批風力發(fā)電機組下線[N];中國電力報;2010年

5 龍聞;朝陽遠大風力發(fā)電機組項目進展迅速[N];朝陽日報;2010年

6 通訊員 狄偉;新型高效風力發(fā)電機組項目落戶高新區(qū)[N];萊蕪日報;2010年

7 陳曉建;我國首臺1.5兆瓦風力發(fā)電機組下線[N];中國質量報;2007年

8 本報記者 賴文忠;讓風力發(fā)電機組寫上“福建制造”[N];福建日報;2007年

9 通訊員 吳瑞芳;30萬千瓦風力發(fā)電機組制造項目落戶賽罕區(qū)[N];呼和浩特日報(漢);2006年

10 記者 楊石明;風力發(fā)電機組生產項目落戶高新區(qū)[N];益陽日報;2007年

相關博士學位論文 前10條

1 張寅;液壓型風力發(fā)電機組功率平滑控制研究[D];燕山大學;2016年

2 陶慶;兆瓦級風能發(fā)電機組整機及關鍵部件動態(tài)特性研究[D];新疆大學;2015年

3 謝洪放;漂浮式海上風力發(fā)電機組載荷控制研究[D];沈陽工業(yè)大學;2017年

4 吳宏鋼;風力發(fā)電機組振動檢測及噪聲評估研究[D];重慶大學;2010年

5 劉軍;風力發(fā)電機組控制策略優(yōu)化與實驗平臺研究[D];重慶大學;2011年

6 金鑫;風力發(fā)電機組系統(tǒng)建模與仿真研究[D];重慶大學;2007年

7 盧YmtD;風力發(fā)電機組動力模型及循環(huán)變槳控制策略研究[D];沈陽工業(yè)大學;2012年

8 何偉;湍流風場模擬與風力發(fā)電機組載荷特性研究[D];華北電力大學;2013年

9 劉樺;風電機組系統(tǒng)動力學模型及關鍵零部件優(yōu)化研究[D];重慶大學;2009年

10 陳廣華;風力發(fā)電機組組合式葉片結構設計研究[D];華北電力大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 丁顯;基于振動和載荷監(jiān)測的風力發(fā)電機組失效分析[D];華北電力大學;2012年

2 葉壯壯;液壓型落地式風力發(fā)電機組主傳動系統(tǒng)特性與穩(wěn)速控制研究[D];燕山大學;2015年

3 張磊;用于數值仿真的風電場等值模型的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

4 林培能;風力發(fā)電機組模型三維建模及三維打印技術研究[D];華北電力大學;2015年

5 尹琪東;基于傳動調速的變速恒頻風電機組設計方案的初步研究[D];華北電力大學;2015年

6 桑柏超;永磁直驅風力發(fā)電機組建模仿真研究[D];華北電力大學;2015年

7 李娟;計及控制系統(tǒng)PI參數影響的雙饋風電機組暫態(tài)特性的研究[D];華北電力大學;2015年

8 曹濱;風力發(fā)電機組仿真軟件FAST的二次開發(fā)[D];電子科技大學;2014年

9 劉江濤;浮動式風力發(fā)電機組獨立變槳控制技術研究[D];新疆大學;2015年

10 孫廣;2MW風力發(fā)電機組變槳傳動系統(tǒng)設計研究[D];大連理工大學;2015年

，

本文編號：1386074