许博杰 方正哲 潘佳男

摘 要：基于Beddoes-Leishman气动模型设计风力机叶片控制系统。利用LabVIEW CDS模块搭建出经典颤振模型，并对其进行经典颤振特性分析。在此基础上，设计PID、LQR、Adaptive Control控制器对风力机在不稳定情况下进行校正。

关键词：风力机；经典颤振；自动控制系统；LabVIEW

中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）08-0176-04

Absrtact：The control system of the wind turbine blades was designed based on the Beddoes-Leishman dynamic model. The classical flutter model is built by using LabVIEW CDS module，and the classical flutter characteristics are analyzed. On this basis，PID，LQR and Adaptive Control controllers are designed to correct the wind turbine under unstable conditions.

Keywords：wind turbine；classical flutter；automatic control system；LabVIEW

0 引 言

眾多的可再生能源技术开发中，风力发电是世界上增长最快的能源。近年来随着风力机型的增大，其叶片展向长度也随之加大。因此在惯性力、弹性力和复杂气动负载力耦合作用下，叶片会出现颤振现象。经典颤振问题是研究大型风力机叶片安全稳定运行的一个重要问题。水平风力机叶片的经典颤振为气流流动基本附着无明显分离情况下，风机叶片扭转自由度和挥舞自由度产生的自激振荡。如今风电场大多采用自动化运行方式，如果没有一套完备的监控系统，将导致运行人员无法对风力机运行过程中出现的问题及时控制，可能导致叶片及风力机组出现故障，严重时可致使风力机叶片断裂和损毁，造成不可挽回的巨大经济损失。

1 基于LabVIEW CDS的风力机叶片经典颤振模型仿真模拟

图1所示风力机叶片的经典颤振运动包括挥舞和扭转，分别由挥舞弯曲位移h和扭转偏移角度θ来表示。两自由度挥舞-扭转耦合的叶片结构模型运行方程可表示为：[1]

仿真界面如图1所示。

2 基于LabVIEW CDS的风力机叶片经典颤振特性分析

针对叶片颤振速度分析系统设计，结果显示，挥舞颤振发生在V*=10.2，当V*=12大于颤振速度时，挥舞和扭转响应曲线的不稳定震荡更加严重。……