HAWKER蓄电池风力发电机组气动载荷控制方法研究

摘要：跟着风电机组单机容量的继续提高，带来新的技能难题，风力发电机风轮直径的增大导致其接受不平衡气动载荷急剧增大，对风电机组安全运转形成必定的威胁，因而，研讨风力发电机气动载荷操控办法具有重要的意义。本文提出了一种同步变桨与独立变桨技能相结合的气动载荷联合操控办法，经实验研讨，该办法可以有用下降风机轴向气动载荷，且可以保证风机的发电功率安稳在额外功率邻近，以期为同类研讨提供参阅。

关键词：风力发电；气动载荷；操控办法；影响要素

跟着风力发电机单机容量的不断提高，机组配套的桨叶尺度越来越大，导致风叶接受的风不平衡气动载荷急剧增大，形成机组零部件故障产生几率明显上升，对机组的安全牢靠运转带来了必定的隐患，因而，对风力发电机组进行气动载荷的操控办法的研讨是风力发电亟待解决的重要课题。跟着气动载荷的理论与实践研讨，出于本钱操控与牢靠运转的考虑，越来越多的研讨人员开始关注风电机组的气动功率，从优化叶片外形、下降载荷和添加叶片生命周期等方面进行研讨，其间，叶片气动操控依赖于对流经叶片外表气流的操控，是风力发电机组规划的关键要素，将直接影响风电机组的经济效益与运转安稳性，因而，讨论风电发电机组气动操控技能具有重要的意义。

一、风电机组气动载荷操控技能概述

载荷操控技能是振荡工程的一个重要分支，是经过科学合理的操控战略按捺载荷动摇而引起的零部件振荡，然后达到提高风电机组安全性与安稳性的意图。载荷操控分为自动操控与被迫操控两种方式。被迫操控是合理选择风电机组零部件材料与形状，并对机组特定部位进行减振处理，进而有用操控机组振荡，结合科学的操控算法，对振荡信号进行恰当的处理后得到相应的振荡输出信号，将振荡输出信号施加到被控目标上，然后达到消除或按捺风电机组零件振荡的意图。常见的被迫气动载荷操控办法包含风向风电机组自在偏航技能、弯扭耦合及涡流产生器及叶片扰流器技能等，自动操控技能是指凭借外力作用进行载荷操控的技能。传统的自动操控技能包含机组偏航、叶片变速变桨等，先进的自动操控技能包含改变叶片剖面行政与翼型外表吹/吸气操控技能等。与自动操控技能比较，被迫操控技能不需要额外提供动力，且结构相对简单，但由于风能获取环境较为复杂，一起，被迫操控技能对部件振荡没有明显作用，因而具有必定的使用局限性，逐渐被自动操控技能所替代，合理的自动操控战略可以有用改善部件振荡状况，目前，风电机组气动载荷操控研讨主要集中在载荷的自动操控方面。

在自动操控技能中，独立变桨操控技能发展迅速，与同步变桨技能比较，独立变桨技能在风电机组输出功率和下降风机载荷方面具有明显的优势，因而，本文以以减小风电机组轴向气动载荷为目标，提出了一种根据离散含糊操控的同步变桨距与桨叶方位角权系数分配的独立变桨办法相结合的气动载荷操控办法。

二、风电机组联合操控办法研讨

独立变桨距技能是对不同的桨叶采取独立的操控技能，然后使桨叶在不同的方位对应不同的浆距角，完成对桨叶气动荷载不平衡性的有用按捺，并保证风电机组的输出功率的安稳性。

1、根据离散含糊的操控器规划

根据离散含糊的操控器规划是结合添加浆距角基准参阅值规则表，以此使桨叶在不同的方位快速调整到相应的浆距角，规划思路如图1所示。

图1：操控器规划

为了完成对风电机组浆距角的实时操控，防止浆距角在小规模内频繁动摇，可使用离散含糊操控器，操控器的子集为NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB，操控规则如下：

表1：离散含糊操控规则

其间，e为机组功率差错，其动摇规模为300kW，ec代表微分，其规模为±400Kw/s，输出量为浆距变化值，动摇规模为±30°。

2、独立变桨操控器规划

风机在运转过程中，风切效应导致风电机组遭到不平衡气动载荷的影响，在同步变桨距的基础上，有必要引入根据桨叶方位角权系数分配的独立变桨办法（如图2所示），以桨叶方位角和风切效应对当时方位的风速进行猜测，然后完成各桨叶浆距角的有用操控，以此达到减小桨叶气动载荷的意图。

图2；独立变桨距操控器规划

三、案例剖析

本文以华锐SL—1500/82型风机为例，风轮直径为82m，叶轮直径为82.9m，切入风速为3m/s，切出风速为20m/s，额外风速为10.5m/s，转速规模为9.7-19rpm，额外转速为17.4，额外功率为1500kW。

以额外功率以下、以上别离进行仿真实验，前20s为10m/s邻近动摇，后20s风速在18m/s邻近动摇，得到风速仿真曲线如图3所示：

图3：同步变桨距与独立变桨距联合操控下的浆距角变化曲线

经过同步变桨距与独立变桨距联合操控，如图4所示，风电机组输出功率安稳在额外功率左右（1500kW）。

图4：联合操控办法下的风电机组输出功率

经过观察风电机组桨叶轴向气动载荷曲线，在联合操控办法使用后，后20s较前20s更为安稳，载荷动摇较小，在安稳风电机组额外功率输出的一起，在风电机组切出风速临近段气动载荷操控方面具有明显的优势。

结语

经过对风电机组气动载荷操控技能进行剖析和研讨，不难发现气动载荷操控技能在安稳风电机组发电功率、提高机组牢靠性等方面的重要作用。针对同步变桨技能应对气动载荷作用欠安的状况，本文提出了一种根据同步变桨与独立变桨技能相结合的气动载荷操控办法，经实验证明，该方面在安稳风机发电功率与减小气动载荷方面具有杰出的使用作用，可以有用下降风电机组轴向气动载荷，保证风机运转牢靠性，然后延长风机使用寿命，下降风电机组保护本钱。受限于篇幅及气动载荷的复杂性，本文仅限于对风机轴向气动载荷的考虑，未涉及其他类型的载荷，以期对同类型研讨有所协助。