风电机组全风速段多目标发电优化控制

降低机械载荷、提高发电量以及平抑功率波动是风电系统的主要控制目标之一。研究发现,在持续性风速激励下,轴系扭振除特征频率振荡分量以外还存在与风速同频的宽频受迫扭振,而现有扭振抑制方法不仅无法应对受迫扭振,在不适当的参数下甚至会产生不利影响。文章聚焦于持续波动风速作用下风电机组的多目标发电优化控制,根据低频段削弱、同时特征频率增强的分频段轴系电气阻尼虚拟配置原则,基于小信号频域分析法揭示了扭振、最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)和功率波动3个优化目标受控制器参数的影响规律。综合考虑了MPPT和功率波动对宽频扭振镇定的约束及3个目标的综合优化,针对全风速段不同工作模式分别设计控制器结构和参数,最后通过控制综合形成一套完整的控制策略。控制器硬件在环仿真表明所提控制策略可有效实现持续性风速激励下的多目标发电优化控制。     

联合转动惯量与电气阻尼虚拟配置的风电轴系宽频扭振镇定方法EI北大核心CSCD

风电轴系扭振会造成轴系部件提前失效,对整机寿命及可利用率十分不利。基于闭环传递函数分析了轴系物理参数对湍流激励下宽频受迫扭振的影响,表明增加风力机转动惯量或降低发电机转动惯量可抑制受迫扭振,特别的,当且仅当发电机转动惯量降为零时扭振幅度最低。在轴系主视角下将发电机转矩分解为电气阻尼分量和电气转动惯量分量,分析了二者对轴系扭振抑制的可协调性,提出联合配置发电机电气转动惯量和电气阻尼的扭振抑制策略。在主控制器硬件在环的GHBladed仿真中验证理论分析和控制设计的有效性,结果表明,所提控制可显著降低风速持续扰动产生的扭振和疲劳损伤,并可一定程度提高发电量。