抑制风力机疲劳载荷的直接比例谐振独立变桨控制策略

摘要：

为减小由叶轮扫略面内风速不均衡导致的风力机疲劳载荷,提出一种无需科尔曼坐标变换的直接独立变桨控制策略.首先,基于风力机叶片旋转坐标系和轮毂静止坐标系之间的关系,分析了叶根弯矩谐波载荷对轮毂载荷的影响规律及其抑制机理;其次,为抑制风力机谐波载荷并减少传统独立变桨控制策略倾覆和偏航力矩之间的耦合影响,提出基于单个叶根弯矩的直接比例谐振(PR)独立变桨控制策略,通过建立周期时变叶片系统的平均线性化模型,设计了相位补偿器和控制器参数,并对所提控制策略在系统参数时变情况下的稳定性进行了频域分析;最后,建立基于TurbSim-FAST-MATLAB/Simulink风电机组载荷及控制联合仿真模型,分析了某1.5 MW风力机在湍流风作用下的疲劳载荷特性以及不同变桨控制策略的疲劳载荷抑制效果.结果表明,与常规统一变桨控制策略相比,所提直接PR独立变桨控制策略能有效抑制风力机疲劳载荷,且其对机组有功功率输出几乎无影响.

关键词：风电、风力机、高次谐波载荷、载荷抑制、独立变桨控制、PR控制器

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分类号：TM614;TM315(发电、发电厂)

资助基金：国际科技合作专项资助项目2013DFG61520;国家自然科学基金资助项目51377184;中央高校基本科研业务费基金资助项目CDJXS11151155;重庆市集成示范计划项目CSTC2013JCSF70003 ;Project supported by the International Science & Technology Cooperation Program of China 2013DFG61520,the National Natural Science Foundation of China51377184,the Fundamental Research Funds for the Central UniversitiesCDJXS11151155 and the Integration and Demonstration Program of Chongqing CSTC2013JCSF70003

在线出版日期：2016-04-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：79-85