上課-第六章控制器實施

控制器實施步驟-一、blade 參數(shù)定義???第一步：獲取葉片的氣動和結構數(shù)據(jù)，氣動數(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，逐個在Bladed

中填入相應項，建立風電機組模型。P117第三步：定義三維湍流風場，并計算風場結果按照風電機組的設計標準，如IECⅠ類，IECⅡ類等，定義三維湍流風場，并且計算。生成DLC1.1、DLC1.2等正常發(fā)電工況仿真計算所需要的正常湍流風（NTM）文件（Wind

file），以IECⅡA等級下6m/s為例子，相關參數(shù)的設置如下：演示。第四步：模態(tài)分析，振動頻率分析模態(tài)線性化計算：參數(shù)設置機組的模態(tài)頻率控制器設計需考慮的振動問題風電機組相對振動頻率單位P的定義：風電機組一片槳葉旋轉一周需要時間的倒數(shù)，單位為Hz。例如風電機組風輪轉速為9.6rpm時，P=9.6/60=0.16Hz。此時如圖6-12所示，塔架前后一階頻率（Tower

fore-aft1）為0.40Hz，即相對于風輪旋轉頻率為：0.40/0.16=2.5P風力發(fā)電機一般有3片槳葉，所以在設計的過程中要盡量避開3P，6P，9P，12P等3P的整數(shù)倍的振動頻率。如果在風力發(fā)電機運行的全風速段內，出現(xiàn)了3P的整數(shù)倍頻率，那就要看相應的阻尼比（dam

ratio），阻尼比越小引起的

就越大，這是在設計中需要考慮的問題，如果不可避免，就要求控制系統(tǒng)進行相應的調整，使運行轉速避開

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電機組的最佳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電機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為pitch

angle為1.5時最好，該風電機組的Cpmax=0.482079，λ=8.8。二、查表法控制由風電機組特性2P

max

r

opt

1

ρSC

[(Rω

/

λ

)]3optPP

ω

g

T風速變化時38

.

5

*

1

.8

/

8

.5

8

.1 r

1v1λ

R

ωR

ωr

v

Tv

vλ

電機轉速[ωg]風輪轉速[ω]葉尖速度[ωR]風速[ωR/λ]功率發(fā)電機轉矩[rpm][rpm][m/s][m/s][W][Nm]1200

并網(wǎng)轉速11.5446.52~~01250

優(yōu)化轉速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)化轉速15.8763.967.27528040.803056.01700

耦合控制16.3565.90~~8460.34180017.3169.78~~8460.34計算電機轉速[ωg]風輪轉速[ω]葉尖速度[ωR]風速[ωR/λ]尖速比發(fā)電機轉矩功率[rpm][rpm][m/s][m/s][Nm][W]1200并網(wǎng)轉速11.5446.52~~0~1250優(yōu)化轉速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)化轉速15.8763.967.278.8245495193056528040.81700耦合控制16.3565.9~~8460.34~180017.3169.78~~8460.34~風電機組q-n曲線風輪轉速：G為齒輪箱速比對于一般的運行特性，由式6-3可知，發(fā)電機的轉矩：將已有的風電機組數(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)控制設置

，轉速范圍可以控制在1200rpm~1800rpm內。最優(yōu)控制的中心思想是風電機組在額定轉速以前，通過優(yōu)化系數(shù)來控制達到最佳尖速比，達到額定轉速后用恒轉速控制。1G3λ3K

πρR

C

(opt

pGgω

ω

三、增益調度理論風電機組線性化建模風電機組增益調度實現(xiàn)系統(tǒng)中設計局部控制器模型線性化外部控制器設計利用GH-BLADE進行編程參數(shù)框在模型上進行仿真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。控制器的性能優(yōu)劣要看系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)響應。

Bladed

的穩(wěn)態(tài)計算，不需要