上课-第六章控制器实施

控制器实施步骤-一、blade 参数定义•••第一步：获取叶片的气动和结构数据，气动数据为翼型在攻角（

α）从-180度到180度的升力系数，阻力系数和扭矩系数（CL，CD，CM

）。

演示第二步：按照如下表格，逐个在Bladed

中填入相应项，建立风电机组模型。P117第三步：定义三维湍流风场，并计算风场结果按照风电机组的设计标准，如IECⅠ类，IECⅡ类等，定义三维湍流风场，并且计算。生成DLC1.1、DLC1.2等正常发电工况仿真计算所需要的正常湍流风（NTM）文件（Wind

file），以IECⅡA等级下6m/s为例子，相关参数的设置如下：演示。第四步：模态分析，振动频率分析模态线性化计算：参数设置机组的模态频率控制器设计需考虑的振动问题风电机组相对振动频率单位P的定义：风电机组一片桨叶旋转一周需要时间的倒数，单位为Hz。例如风电机组风轮转速为9.6rpm时，P=9.6/60=0.16Hz。此时如图6-12所示，塔架前后一阶频率（Tower

fore-aft1）为0.40Hz，即相对于风轮旋转频率为：0.40/0.16=2.5P风力发电机一般有3片桨叶，所以在设计的过程中要尽量避开3P，6P，9P，12P等3P的整数倍的振动频率。如果在风力发电机运行的全风速段内，出现了3P的整数倍频率，那就要看相应的阻尼比（dam

ratio），阻尼比越小引起的

就越大，这是在设计中需要考虑的问题，如果不可避免，就要求控制系统进行相应的调整，使运行转速避开

区。二、功率优化1、功率系数选取[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选择原则具体选择哪条曲线作为风电机组的最佳Cp-λ曲线，需要把握的原则如下：①Cpmax要高。②Cp-λ曲线的顶端要平。③λ要尽可能的小（风电机组的叶尖噪音跟尖速比λ的5次方成正比）。根据如上的选择原则，可以得出图中各曲线的比较应为pitch

angle为1.5时最好，该风电机组的Cpmax=0.482079，λ=8.8。二、查表法控制由风电机组特性2P

max

r

opt

1

ρSC

[(Rω

/

λ

)]3optPP

ω

g

T风速变化时38

.

5

*

1

.8

/

8

.5

8

.1 r

1v1λ

R

ωR

ωr

v

Tv

vλ

电机转速[ωg]风轮转速[ω]叶尖速度[ωR]风速[ωR/λ]功率发电机转矩[rpm][rpm][m/s][m/s][W][Nm]1200

并网转速11.5446.52~~01250

优化转速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

优化转速15.8763.967.27528040.803056.01700

耦合控制16.3565.90~~8460.34180017.3169.78~~8460.34计算电机转速[ωg]风轮转速[ω]叶尖速度[ωR]风速[ωR/λ]尖速比发电机转矩功率[rpm][rpm][m/s][m/s][Nm][W]1200并网转速11.5446.52~~0~1250优化转速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

优化转速15.8763.967.278.8245495193056528040.81700耦合控制16.3565.9~~8460.34~180017.3169.78~~8460.34~风电机组q-n曲线风轮转速：G为齿轮箱速比对于一般的运行特性，由式6-3可知，发电机的转矩：将已有的风电机组数据代入，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的最优控制设置

，转速范围可以控制在1200rpm~1800rpm内。最优控制的中心思想是风电机组在额定转速以前，通过优化系数来控制达到最佳尖速比，达到额定转速后用恒转速控制。1G3λ3K

πρR

C

(opt

pGgω

ω

三、增益调度理论风电机组线性化建模风电机组增益调度实现系统中设计局部控制器模型线性化外部控制器设计利用GH-BLADE进行编程参数框在模型上进行仿真Visual

C++编完控制器算法后，编译成DLL文件为DISCON.DLL，

Bladed读入DLL，如图6-37所示。由上一节可知，最优控制比查表法控制要好，但是控制算法就比较复杂。上一节最优控制的控制器是采用Bladed自带的控制器，下面要采用外部控制器，即刚编译完成的

DISCON.DLL文件。控制器的性能优劣要看系统的稳态和暂态响应。

Bladed

的稳态计算，不需要