具有尾缘襟翼的风力机动力学建模与恒功率控制  

Dynamic modeling and constant power control of wind turbines with trailing-edge flaps

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作  者:张臻[1] 卢经纬[1] 梁宇坤 

机构地区:[1]北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100083 [2]北京宇航系统工程研究所,北京100076

出  处:《北京航空航天大学学报》2017年第3期464-471,共8页Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics

基  金:国家自然科学基金(61433011;51575544)~~

摘  要:具有尾缘襟翼的风力机在大型风力机领域具有广阔的应用前景。在具有可变尾缘襟翼的智能风力机中,通过控制襟翼偏转角可以调节风力机叶片的气动特性,可达到控制风电系统输出的目的。采用叶素动量方法建立了具有尾缘襟翼的风力机气动模型,在此基础上建立了智能风电系统的非线性动力学模型。基于动态逆方法对非线性系统进行线性化,采用H∞状态反馈方法设计了反馈控制器。针对12~16 m/s的阶跃风况和基于四分量模型所建立的实际风况进行了仿真验证,仿真结果表明,所设计的控制系统能有效控制风电系统的输出功率。The wind turbine systems with trailing-edge flaps have broad prospects in application of largescale wind turbine system.In the smart wind turbines with variable trailing-edge flaps,the aerodynamic characteristics of the blades can be regulated by using the trailing-edge flaps,and then the purpose of the constant power output of the wind turbines can be achieved.In this paper,the aerodynamic model of wind turbine blades with variable trailing-edge flaps is presented firstly by blade element moment method.Then a nonlinear dynamic model of smart wind power system is established.The nonlinear model is linearized by dynamic inversion method.Based on the linearized model,the feedback controller is designed through H∞control.Finally,simulations are carried out for cases with 12-16 m/s step wind and actual wind based on four component model.Simulation results show that the control strategies are capable of controlling output power of wind power system effectively.

关 键 词:风力机 尾缘襟翼 建模 恒功率控制 动态逆 鲁棒控制 

分 类 号:TM315[电气工程—电机] TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]

 

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