风轮不平衡载荷下超大型风电机组叶片颤振极限研究 被引量：4

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作者 田德 李贝 +3 位作者 吴晓璇 孟慧雯 王浩东 苏怡 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期198-205,共8页

以IEA Wind 15 MW参考风电机组为研究对象,基于非线性时域气弹耦合分析工具,研究风剪切、偏航入流、质量不平衡3种不平衡载荷单一或共同作用时,超大型风电机组叶片的颤振极限。结果表明,单一不平衡载荷作用时,风剪切和±15°以... 以IEA Wind 15 MW参考风电机组为研究对象,基于非线性时域气弹耦合分析工具,研究风剪切、偏航入流、质量不平衡3种不平衡载荷单一或共同作用时,超大型风电机组叶片的颤振极限。结果表明,单一不平衡载荷作用时,风剪切和±15°以内的偏航角会增大临界颤振速度,而质量不平衡会降低临界颤振速度,且质量偏重时颤振速度下降更加明显。3种不平衡载荷共同作用时,临界颤振速度的最大值和最小值都出现在剪切系数为0.3时;最大值总是在偏航角为非负值时取得,最小值在偏航角为-20°时取得;质量不平衡对临界颤振速度的影响与其单一作用时的规律一致。因此,在进行气弹稳定性分析时,应考虑多种风轮不平衡载荷共同作用,尤其是叶片质量偏重和偏航角度为-20°时这种最不利的情况。 展开更多

关键词 风电机组叶片 颤振 稳定性 气动弹性 风轮不平衡载荷

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基于状态反馈的低风速风电机组不平衡载荷控制方法研究

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作者 杨震宇 王青 +1 位作者 魏新刚 应有 《机电工程》 CAS 2017年第7期752-756,共5页

针对1P载荷控制只能减小叶片载荷的1P谐波分量和轮毂载荷的0P谐波分量但对高频振动没有抑制能力的问题,采用2P载荷控制策略,对风电机组的动力学特性及其等效线性化模型进行研究,推导出风力机的动力学方程与相关载荷的理论表达式。针对... 针对1P载荷控制只能减小叶片载荷的1P谐波分量和轮毂载荷的0P谐波分量但对高频振动没有抑制能力的问题,采用2P载荷控制策略,对风电机组的动力学特性及其等效线性化模型进行研究,推导出风力机的动力学方程与相关载荷的理论表达式。针对旋转坐标系下系统的耦合性,采用坐标变换将系统转换到固定坐标系,设计了固定坐标系下的2P载荷的控制方法。2P载荷控制策略是利用安装在叶轮上的载荷传感器得到的不平衡载荷实时值作为反馈信号,最终采用控制器实现载荷控制的实时反馈。研究结果表明:基于状态反馈的2P载荷控制与传统1P载荷控制相比,2P谐波分量显著降低,固定部件疲劳载荷明显降低,即基于状态反馈的2P载荷控制策略能够有效降低系统的不平衡载荷。 展开更多

关键词 风电机组 降低不平衡载荷 状态反馈 2P载荷控制

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大型风力发电机组无模型独立变桨载荷控制 被引量：10

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作者 崔双喜 王维庆 张新燕 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期54-59,共6页

高风速时,为平衡大型风力机所受推力载荷,利用无模型控制不依赖系统数学模型的特性,针对难以准确建模的非线性风力机组,推导了风力机无模型输入输出关系方程。通过利用输入输出实测数据,在线递推估计风力机待估参数,给出了在线估值算法... 高风速时,为平衡大型风力机所受推力载荷,利用无模型控制不依赖系统数学模型的特性,针对难以准确建模的非线性风力机组,推导了风力机无模型输入输出关系方程。通过利用输入输出实测数据,在线递推估计风力机待估参数,给出了在线估值算法,导出了无模型独立变桨控制律的形式。在Matlab/Simulink上搭建了一3MW风力机组仿真平台,验证了无模型控制律的正确性和有效性。与传统PI独立变桨距载荷控制相比,在随机风和突变渐变风下,所给出的无模型控制方法,既能使载荷得到较好平衡,又能使风力机桨叶动作频率、幅度小。 展开更多

关键词 推力 独立变桨距 非线性系统 不平衡载荷 无模型控制

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直升机不平衡旋翼动力学建模与轴心运动轨迹分析方法研究 被引量：1

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作者 张永杰 王浩东 +2 位作者 曹康 李治权 宋来收 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期437-444,共8页

研究了Johnson提出的倾转旋翼不平衡载荷前飞动力学模型,将其桨叶分析方法应用于直升机旋翼系统模态分析。在刚性条件假设下推导了直升机旋翼弹性阻尼和惯性力综合作用时桨叶的挥舞和摆振运动方程,给出了固定和旋转坐标系下对应的运动... 研究了Johnson提出的倾转旋翼不平衡载荷前飞动力学模型,将其桨叶分析方法应用于直升机旋翼系统模态分析。在刚性条件假设下推导了直升机旋翼弹性阻尼和惯性力综合作用时桨叶的挥舞和摆振运动方程,给出了固定和旋转坐标系下对应的运动方程。通过引入均匀入流和线性扭转假设,获得了运动方程的理论解析解。利用叠加原理,得到了桨毂轴心运动方程;采用Newmark法进行振动微分方程求解,最终得到了直升机旋翼的轴心运动轨迹。以某型直升机旋翼系统为例,验证了本研究所提出旋翼桨叶模态分析方法的准确性,给出了兼顾计算精度和效率的最佳求解步长选取方法;预测了典型飞行状态下的桨毂轴心运动轨迹,为直升机旋翼系统设计提供了基础方法和技术参考。 展开更多

关键词 直升机旋翼 不平衡载荷 动力学建模 运动方程 轴心运动轨迹

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减小桨叶载荷的风电独立变桨优化控制模型

5

作者 兰飞 杨萌 +1 位作者 王哲豪 蒋星 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2016年第11期37-43,共7页

针对超额定风速下运行的变速变桨风电机组,研究在维持功率额定的条件下,如何减小风剪切效应所引起的不平衡载荷,从而延长风机寿命。首先依据空气动力学原理,以不平衡载荷最小为优化目标,保证输出功率与额定功率的偏差在一定范围内为约... 针对超额定风速下运行的变速变桨风电机组,研究在维持功率额定的条件下,如何减小风剪切效应所引起的不平衡载荷,从而延长风机寿命。首先依据空气动力学原理,以不平衡载荷最小为优化目标,保证输出功率与额定功率的偏差在一定范围内为约束条件,建立载荷优化模型;然后采用非线性最小二乘法,以统一变桨距角为初值,优化计算得到3个桨叶对应的最优桨距角,以该角度为参考值分别进行独立变桨距控制。仿真结果表明,与传统变桨距控制方法相比,所提模型在保证功率维持在额定值附近的前提下,大幅度减少了不平衡载荷,且避免了频繁变桨。 展开更多

关键词 最优独立变桨距控制 载荷优化 风剪切效应 统一变桨距控制 不平衡载荷

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基于WSA-ICN算法优化的风电机组独立变桨控制策略

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作者 魏成新 王海云 +3 位作者 郝伟栋 丁国栋 苏洪军 连昊 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第23期9851-9858,共8页

为了解决大型风电机组在高风速运行时存在的不平衡载荷及功率波动问题,同时有效降低噪声,提出了一种基于鲸鱼群算法(whale swarm algorithm,WSA)优化的比例、积分、微分(proportional,integral,derivative,PID)独立变桨控制策略。首先,... 为了解决大型风电机组在高风速运行时存在的不平衡载荷及功率波动问题,同时有效降低噪声,提出了一种基于鲸鱼群算法(whale swarm algorithm,WSA)优化的比例、积分、微分(proportional,integral,derivative,PID)独立变桨控制策略。首先,利用叶素动量理论建立了风机气动载荷模型,并对气动载荷问题的来源及气动噪声的产生机理进行分析。其次,为有效抑制不平衡载荷及功率波动,将WSA-ICN(iterative counter and neighborhood)算法与PID控制方法相结合,搭建了基于WSA-ICN优化的风电机组独立变桨控制模型。最后,通过FAST-Simulink联合仿真平台,深入分析了不同控制策略下的载荷和噪声特性。结果表明:所提控制策略在抑制不平衡载荷及功率波动方面表现优于传统控制方法,且一定程度上降低了风电机组电气噪声,验证了该优化控制模型的有效性。 展开更多

关键词 功率波动 不平衡载荷 鲸鱼群算法 降噪 独立变桨 PID控制

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大型风电机组的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略 被引量：11

7

作者 杨文韬 耿华 +1 位作者 肖帅 杨耕 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期87-92,共6页

提出一种用于降低风轮不平衡载荷的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略,该控制器由比例-积分控制器和谐振控制器两部分组成,其中比例-积分控制器用于抑制不平衡载荷的1p(风轮旋转频率的倍数)分量,谐振控制器则用于抑制不平衡载荷的高频分... 提出一种用于降低风轮不平衡载荷的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略,该控制器由比例-积分控制器和谐振控制器两部分组成,其中比例-积分控制器用于抑制不平衡载荷的1p(风轮旋转频率的倍数)分量,谐振控制器则用于抑制不平衡载荷的高频分量(2p、4p)。采用FAST软件对所提出的控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明所提出的控制策略可以在传统比例-积分控制的基础上,进一步降低风轮所承受的高频不平衡载荷。 展开更多

关键词 风电机组 独立变桨控制 不平衡载荷 疲劳载荷 比例-积分-谐振控制

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基于ACA-PID算法的风机独立变桨控制 被引量：7

8

作者 周腊吾 邓宁峰 +2 位作者 陈浩 韩兵 田猛 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2016年第15期99-105,共7页

为了缓解大型风机在额定风速以上出现的不平衡载荷问题,针对变速变桨风电机组,给出了一种基于蚁群算法优化PID参数的风机独立变桨控制策略。利用蚁群算法的寻优特性,优化传统PID变桨控制器的参数,使其兼有PID控制的精简性与蚁群算法的... 为了缓解大型风机在额定风速以上出现的不平衡载荷问题,针对变速变桨风电机组,给出了一种基于蚁群算法优化PID参数的风机独立变桨控制策略。利用蚁群算法的寻优特性,优化传统PID变桨控制器的参数,使其兼有PID控制的精简性与蚁群算法的自适应性,给出了其具体的实施步骤。构建了风力发电机独立变桨控制模型,对新策略与传统策略进行了仿真与实验。仿真与实验结果表明,基于蚁群算法优化PID参数的风机独立变桨控制策略是有效和实用的,该策略能提高控制系统的动态性能,有效地减少不平衡载荷,改善风机的振动状态。 展开更多

关键词 风电机组 独立变桨控制 蚁群算法 PID 不平衡载荷

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基于IQPI-R的风力机独立变桨距控制策略研究 被引量：9

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作者 闫学勤 王维庆 王海云 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期229-235,共7页

为减小风轮不平衡载荷问题,提出一种基于科尔曼坐标变换的改进型准比例积分谐振(IQPI-R)独立变桨距控制算法。控制器利用比例积分控制来降低旋转部分不平衡载荷的低频分量,用准谐振部分来降低高频部分。通过对比仿真曲线和实验结果表明... 为减小风轮不平衡载荷问题,提出一种基于科尔曼坐标变换的改进型准比例积分谐振(IQPI-R)独立变桨距控制算法。控制器利用比例积分控制来降低旋转部分不平衡载荷的低频分量,用准谐振部分来降低高频部分。通过对比仿真曲线和实验结果表明,采用上述控制策略的IQPI-R独立变桨距控制器虽然增加了桨距角的调整次数,但却可进一步降低风力机桨叶所承受的不平衡载荷,而且对机组的输出有功功率无形成冲击影响,风轮转速也更加平稳。 展开更多

关键词 风电 风力机 独立变桨控制 载荷控制 不平衡载荷 改进型准PI-R控制器

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兆瓦级风力发电机独立变桨控制策略分析 被引量：4

10

作者 金鑫 李浪 +1 位作者 何玉林 杨显刚 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期61-67,共7页

实际运行环境中,由于风剪、塔影等因素的影响,风轮平面内产生不平衡载荷,导致较大的叶尖变形,增加了叶片疲劳载荷,而统一变桨控制不能有效解决载荷不均匀问题。文中提出基于线性二次型调节和干扰自适应控制技术的独立变桨控制策略。采... 实际运行环境中,由于风剪、塔影等因素的影响,风轮平面内产生不平衡载荷,导致较大的叶尖变形,增加了叶片疲劳载荷,而统一变桨控制不能有效解决载荷不均匀问题。文中提出基于线性二次型调节和干扰自适应控制技术的独立变桨控制策略。采用风力机仿真分析软件对提出的控制策略进行仿真分析并与统一变桨比较。结果表明,该控制策略降低了风剪条件下风力发电机主要部件所受的载荷,提高了机组运行寿命。 展开更多

关键词 风力发电机 风剪 不平衡载荷 独立变桨 控制策略

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基于RBF神经网络滑模变结构独立变桨控制研究 被引量：19

11

作者 田猛 张波文 +2 位作者 周腊吾 杨宏智 龙燕 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期107-114,共8页

为降低大型风电机组由风剪切、风切变和塔影效应在叶片上产生的不平衡载荷,根据风力机气动力学、风剪切、风切变和塔影效应,提出一种基于RBF神经网络滑膜变结构独立变桨控制策略。滑模变结构控制抗干扰强、鲁棒性强和响应速度快,缺点是... 为降低大型风电机组由风剪切、风切变和塔影效应在叶片上产生的不平衡载荷,根据风力机气动力学、风剪切、风切变和塔影效应,提出一种基于RBF神经网络滑膜变结构独立变桨控制策略。滑模变结构控制抗干扰强、鲁棒性强和响应速度快,缺点是滑模变结构控制易产生抖动。利用RBF神经网络的在线学习能力,实时调整滑膜变结构控制器增益,使滑模函数趋于切换面,有效降低滑模变结构控制的抖动,提高独立变桨控制系统的动态性能。利用Matlab/Simulink和GH-blade软件搭建了5 MW风电机组的联合仿真模型。仿真实验表明采用所提出的独立变桨控制方案能有效降低桨叶根部不平衡载荷,还能提高风电机组运行在额定风速以下的功率性能。通过试验平台的测试,也验证了所提出的独立变桨控制策略的合理性。 展开更多

关键词 风电机组 不平衡载荷 滑膜变结构控制 鲁棒性

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