张晴晴,李咸善,谢 烨,杨丝琪,王锦龙

(1.三峡大学电气与新能源学院,宜昌443002;2.广州供电局有限公司,广州510600;3.国网湖北省电力有限公司,宜昌443000)

0 引 言

随着风力机桨叶半径的逐渐增大,自然风在高度上对风轮旋转平面受力不均的影响也越来越明显,这种受力不均的现象被称作风切效应,会对风机功率的稳定输出产生影响[1-3]。为了缓解因风切效应使风轮叶片承受不均匀载荷,最终导致功率波动的情况,需要通过独立变桨距控制,对每一片桨叶进行单独控制。

独立变桨控制(以下简称IPC)是一种旨在稳定发电机的输出功率、降低由不断变化的风力条件造成的风力机负载扰动的控制方法[4]。现阶段,得到广泛应用的IPC策略主要分为两类。第一类是文献[5-6]中提出的基于叶片受力分析的控制策略,该策略以抑制气动载荷为最终目标,先进行载荷测量,再根据某种控制算法分别对桨叶进行独立控制。这种方法的应用前提是在叶片的多个位置安装加速度传感器,对于大型风力机而言,过于复杂且不易实施。第二类是文献[7-8]中,基于叶片方位角变化的控制策略,该策略对风机载荷模型的依赖性较小,只需测量叶片方位角,再通过周期性改变各桨叶的桨距角降低载荷。由于许多大型风力机上都自带有测速传感器,因此该方法更易投入实际的工程应用中。

本文针对受到风切效应现象影响的风力机模型,提出一种在额定风速以上的工况下,基于方位角的分区权系数分配IPC策略,其控制系统由统一变桨控制器(即传统的功率控制器)和独立变桨控制器组成。……