上課-第六章控制器實(shí)施

控制器實(shí)施步驟-一、blade 參數(shù)定義???第一步：獲取葉片的氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，氣動(dòng)數(shù)據(jù)為翼型在攻角（

α）從-180度到180度的升力系數(shù)，阻力系數(shù)和扭矩系數(shù)（CL，CD，CM

）。

演示第二步：按照如下表格，逐個(gè)在Bladed

中填入相應(yīng)項(xiàng)，建立風(fēng)電機(jī)組模型。P117第三步：定義三維湍流風(fēng)場(chǎng)，并計(jì)算風(fēng)場(chǎng)結(jié)果按照風(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如IECⅠ類(lèi)，IECⅡ類(lèi)等，定義三維湍流風(fēng)場(chǎng)，并且計(jì)算。生成DLC1.1、DLC1.2等正常發(fā)電工況仿真計(jì)算所需要的正常湍流風(fēng)（NTM）文件（Wind

file），以IECⅡA等級(jí)下6m/s為例子，相關(guān)參數(shù)的設(shè)置如下：演示。第四步：模態(tài)分析，振動(dòng)頻率分析模態(tài)線性化計(jì)算：參數(shù)設(shè)置機(jī)組的模態(tài)頻率控制器設(shè)計(jì)需考慮的振動(dòng)問(wèn)題風(fēng)電機(jī)組相對(duì)振動(dòng)頻率單位P的定義：風(fēng)電機(jī)組一片槳葉旋轉(zhuǎn)一周需要時(shí)間的倒數(shù)，單位為Hz。例如風(fēng)電機(jī)組風(fēng)輪轉(zhuǎn)速為9.6rpm時(shí)，P=9.6/60=0.16Hz。此時(shí)如圖6-12所示，塔架前后一階頻率（Tower

fore-aft1）為0.40Hz，即相對(duì)于風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)頻率為：0.40/0.16=2.5P風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有3片槳葉，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要盡量避開(kāi)3P，6P，9P，12P等3P的整數(shù)倍的振動(dòng)頻率。如果在風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行的全風(fēng)速段內(nèi)，出現(xiàn)了3P的整數(shù)倍頻率，那就要看相應(yīng)的阻尼比（dam

ratio），阻尼比越小引起的

就越大，這是在設(shè)計(jì)中需要考慮的問(wèn)題，如果不可避免，就要求控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使運(yùn)行轉(zhuǎn)速避開(kāi)

區(qū)。二、功率優(yōu)化1、功率系數(shù)選取[Run

'pcoeffs']\b-1-2\a

0\c0.5\e angle

2Power

coefficient[.]-0.1-0.2-0.3-0.4-0.50.10.00.20.30.50.4246

8

10

12Tip

speed

ratio

[.]14161820選擇原則具體選擇哪條曲線作為風(fēng)電機(jī)組的最佳Cp-λ曲線，需要把握的原則如下：①Cpmax要高。②Cp-λ曲線的頂端要平。③λ要盡可能的?。L(fēng)電機(jī)組的葉尖噪音跟尖速比λ的5次方成正比）。根據(jù)如上的選擇原則，可以得出圖中各曲線的比較應(yīng)為pitch

angle為1.5時(shí)最好，該風(fēng)電機(jī)組的Cpmax=0.482079，λ=8.8。二、查表法控制由風(fēng)電機(jī)組特性2P

max

r

opt

1

ρSC

[(Rω

/

λ

)]3optPP

ω

g

T風(fēng)速變化時(shí)38

.

5

*

1

.8

/

8

.5

8

.1 r

1v1λ

R

ωR

ωr

v

Tv

vλ

電機(jī)轉(zhuǎn)速[ωg]風(fēng)輪轉(zhuǎn)速[ω]葉尖速度[ωR]風(fēng)速[ωR/λ]功率發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩[rpm][rpm][m/s][m/s][W][Nm]1200

并網(wǎng)轉(zhuǎn)速11.5446.52~~01250

優(yōu)化轉(zhuǎn)速12.0248.465.51229586.151753.9134012.8851.955.90282832.972015.6143013.7555.446.30343735.002295.4152014.6258.936.70412806.392593.4161015.4862.417.09490561.292909.61650

優(yōu)化轉(zhuǎn)速15.8763.967.27528040.803056.01700

耦合控制16.3565.90~~8460.34180017.3169.78~~8460.34計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速[ωg]風(fēng)輪轉(zhuǎn)速[ω]葉尖速度[ωR]風(fēng)速[ωR/λ]尖速比發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩功率[rpm][rpm][m/s][m/s][Nm][W]1200并網(wǎng)轉(zhuǎn)速11.5446.52~~0~1250優(yōu)化轉(zhuǎn)速12.0248.465.518.8186660621753.9229586.15134012.8851.955.98.8249830512015.6282832.97143013.7555.446.38.8229166672295.4343735152014.6258.936.78.8210970152593.4412806.39161015.4862.417.098.8262200282909.6490561.291650

優(yōu)化轉(zhuǎn)速15.8763.967.278.8245495193056528040.81700耦合控制16.3565.9~~8460.34~180017.3169.78~~8460.34~風(fēng)電機(jī)組q-n曲線風(fēng)輪轉(zhuǎn)速：G為齒輪箱速比對(duì)于一般的運(yùn)行特性，由式6-3可知，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩：將已有的風(fēng)電機(jī)組數(shù)據(jù)代入，可得：Nm/(rad/s)12

2p

r

pgω3G3λ3P

1

ρSC

(λ,

β)[(Rω

/

λ

)]3

1

πρR5C

(λ,

β)5λ,β)21q

0.10236ω2Bladed的最優(yōu)控制設(shè)置

，轉(zhuǎn)速范圍可以控制在1200rpm~1800rpm內(nèi)。最優(yōu)控制的中心思想是風(fēng)電機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速以前，通過(guò)優(yōu)化系數(shù)來(lái)控制達(dá)到最佳尖速比，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后用恒轉(zhuǎn)速控制。1G3λ3K

πρR

C

(opt

pGgω

ω

三、增益調(diào)度理論風(fēng)電機(jī)組線性化建模風(fēng)電機(jī)組增益調(diào)度實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)局部控制器模型線性化外部控制器設(shè)計(jì)利用GH-BLADE進(jìn)行編程參數(shù)框在模型上進(jìn)行仿真Visual

C++編完控制器算法后，編譯成DLL文件為DISCON.DLL，

Bladed讀入DLL，如圖6-37所示。由上一節(jié)可知，最優(yōu)控制比查表法控制要好，但是控制算法就比較復(fù)雜。上一節(jié)最優(yōu)控制的控制器是采用Bladed自帶的控制器，下面要采用外部控制器，即剛編譯完成的

DISCON.DLL文件?？刂破鞯男阅軆?yōu)劣要看系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)響應(yīng)。

Bladed

的穩(wěn)態(tài)計(jì)算，不需要