基于独立变桨距控制的风电机组叶片挥舞振动抑制方案研究.doc

基于独立变桨距控制的风电机组叶片挥舞振动抑制方案研究

17400字 55页 原创作品，已通过查重系统

摘要
随着风力发电技术的迅速发展，风电机组单机容量不断增大提高，风轮直径和扫掠面积也不断增大。风电机组叶片转动时受到风切变和塔影效应的影响，导致风轮叶片受力不均，产生不平衡载荷不仅引起叶片的挥舞振动，还会进一步增大叶片的疲劳载荷，缩短叶片的寿命。故风轮叶片的挥舞振动抑制技术值得深入研究。
独立变桨距控制技术通过单独调节每一个叶片的桨距角，能在保证风力机稳定功率输出的基础上，减小因风速在空间上的非均匀分布而引起的叶片挥舞振动。本文基于风力机的空气动力学原理和工程控制理论，针对变桨距风力发电机组的运行特点和风速的变化规律，研究了基于方位角权系数分配的独立变桨距控制策略。在建立风电机组变桨距系统线性化模型的基础上，通过PID控制器调整桨距角完成对功率、风轮转速的控制，保证发电机具有稳定的功率输出。设计了基于方位角权系数分配的独立变桨距控制策略，并针对风切变和塔影效应的风速模型，基于Matlab平台进行仿真验证。最后，以一台2MW的风电机组进行仿真分析，仿真结果验证了基于方位角权系数分配的独立变桨距控制策略的有效性。与统一变桨距控制相比，独立变桨距控制下的叶片挥舞载荷有了明显减小，即基于方位角权系数分配的独立变桨距控制策略可有效缓解叶片挥舞振动。



关键词：独立变桨距；挥舞振动；风切变；塔影效应；权系数分配