大型风电机组模型预测独立变桨控制器设计

针对恒转速运行时,大型风电机组承受的不平衡载荷问题,提出一种多输入多输出的风电机组模型预测(MPC)独立变桨控制策略.首先,建立风电机组旋转坐标系下的状态空间模型,经过坐标变换得到固定坐标系下的平均周期模型,分析表明模型在非对角存在无法忽视的耦合;然后,计算所需观测器和控制器的参数,进一步设计基于Kalman状态观测器...     

风电机组的机舱振动位移极值模型与现场数据验证

针对风电机组的安全性评估，研究机舱振动位移极值模型和现场数据验证。基于某风电场1.5 MW风电机组的计算模型，仿真DLC1.1工况下的载荷数据，建立风电机组机舱振动位移外推极值模型，结合统计学原理和载荷统计外推原理，得到风电机组的机舱位移极值；同时，对该风场风电机组机舱振动实测数据进行特征极值分析，用这些特征极值拟合得到不同风速段的风速分布和机舱位移分布，建立风电机组机舱振动位移的联合分布极值模型，外推得到位移极值。提出利用李雅普诺夫稳定性理论，确定风电机组机舱振动安全阈值边界的方法，利用这些极值确定风电机组机舱振动安全阈值边界，并用实际运行时的机舱位移极值数据，对这几种极值模型进行现场数据验证，无论仿真数据的机舱振动极值，还是实际数据的振动极值，均未超出安全阈值边界。     

低风速型风电机组高柔塔筒涡激振动疲劳损伤评估

为实现低风速型风电机组高柔塔筒抗疲劳设计，以某140 m柔塔机组为研究对象，采用欧盟标准EN 1991-1-4推荐的有效相关长度法和频谱模型法，开展涡激振动疲劳损伤评估。基于有限元法建模获取结构固有模态属性；由疲劳应力-寿命（S-N）曲线、风速瑞利分布和Miner法则推导塔筒疲劳应力范围和损伤规则；对比分析柔塔与刚塔两类机型临界风速分布和焊缝疲劳损伤分布。结果表明：柔塔更易激发二阶涡激振动，二阶涡激载荷显著增大，其损伤对不同风场条件（年平均风速、风切变）极为敏感；在6.5 m/s设计风速下，45%～85%塔筒高度处疲劳损伤均超过IEC 61400-6塔架与基础设计要求20年损伤限值0.1，存在疲劳破坏风险，须考虑加阻措施或优化结构设计。     

超大型风电机组叶片颤振分析及参数灵敏度研究

以IEA 15 MW参考风电机组为研究对象，基于修正的极坐标网格叶素动量理论与Timoshenko梁模型，建立叶片气弹耦合分析模型，综合时域和频域方法，分析超大型风电机组叶片失控状态下的气弹稳定性。结果表明，叶片发生颤振失稳，临界颤振速度为13.06 r/min，颤振频率为3.68 Hz，颤振模态主导振型为三阶向前挥舞模态伴随一阶向前扭转模态。此外，定量分析临界颤振速度对于空气密度、叶片质量、截面重心、挥舞刚度和扭转刚度变化的灵敏度。分析表明，扭转刚度是影响临界颤振速度的主导因素，通过减少叶片质量和前移截面重心，增大挥舞刚度和扭转刚度，可提高颤振裕度。采用高空气密度的设计条件，可获得更保守的设计额定转速。