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风力发电机组参数化建模及载荷控制研究

作　者: 孙宏利
导　师: 厉伟；邢作霞
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 电机与电器
关键词: 风电机组独立变桨距叶片不平衡控制策略
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

现阶段,风力发电的创新技术应用试验研究和实际验证还存在诸多困难。因此,建立风电机组模型,并进行仿真研究,对风力发电的创新技术验证具有实用价值和学术意义。本文应用风电机组设计分析软件Bladed对3MW风电机组进行参数化建模,在此基础上对独立变桨距控制策略和叶片不平衡情况下的载荷控制策略进行研究,并进行了模拟仿真研究。在进行独立变桨距控制策略研究时,首先建立了风电机组风轮的线性时变模型,并将其转换为状态空间变量。对状态空间变量进行坐标变换,将其变换为线性时不变模型。在此基础上,加入控制器,完成了独立变桨距控制策略研究和控制系统的设计。在考虑风切变和塔影效应的情况下,对采用独立变桨距控制策略的机组载荷进行模拟仿真研究,并与统一变桨距控制策略进行对比分析。文中还应用雨流计数法对采用两种控制策略的风电机组进行疲劳对比分析。仿真结果表明:采用独立变桨距控制策略的风电机组载荷波动比统一变桨距控制策略时有了明显改善,且削弱了风切变和塔影效应的影响,将延长机组的使用寿命。本文还针对风电机组叶片不平衡时载荷的控制策略进行研究。对于叶片结冰的情况,提出了利用独立变桨距控制策略来减小载荷的波动。仿真结果表明:独立变桨距控制策略比统一变桨距控制策略更适用于控制机组叶片结冰引起的载荷的变化。对于极限载荷引起的叶片丢载情况,在塔架坐标系下,对塔架上的载荷进行仿真分析研究,对于丢载时的载荷变化情况,提出了极限载荷预测,用于避免极限载荷带来的损伤。

风力发电机组参数化建模及载荷控制研究

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