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具有尾缘襟翼的风力机动力学建模与恒功率控制

张臻 卢经纬 梁宇坤

张臻, 卢经纬, 梁宇坤等 . 具有尾缘襟翼的风力机动力学建模与恒功率控制[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 464-471. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0199
引用本文: 张臻, 卢经纬, 梁宇坤等 . 具有尾缘襟翼的风力机动力学建模与恒功率控制[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(3): 464-471. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0199
ZHANG Zhen, LU Jingwei, LIANG Yukunet al. Dynamic modeling and constant power control of wind turbines with trailing-edge flaps[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 464-471. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0199(in Chinese)
Citation: ZHANG Zhen, LU Jingwei, LIANG Yukunet al. Dynamic modeling and constant power control of wind turbines with trailing-edge flaps[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(3): 464-471. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0199(in Chinese)

具有尾缘襟翼的风力机动力学建模与恒功率控制

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0199
基金项目: 

国家自然科学基金 61433011

国家自然科学基金 51575544

详细信息
    作者简介:

    张臻, 男, 博士, 讲师。主要研究方向:智能结构控制与应用、风力机气动建模与控制

    卢经纬, 男, 硕士研究生。主要研究方向:风力机气动建模与控制

    梁宇坤, 男, 硕士。主要研究方向:风力机降载控制

    通讯作者:

    张臻, E-mail:zhangzhen@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TM315;TP273

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

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61433011

National Natural Science Foundation of China 51575544

More Information
  • 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12~16m/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。

     

  • 图 1  BEM中使用的形状像环形单元的控制体积

    Figure 1.  Control volume shaped as an annular element used in BEM model

    图 2  升力系数和升阻比随迎角的变化

    Figure 2.  Variation of lift coefficient and lift-drag ratio with angle of attack

    图 3  功率系数随叶尖速比和襟翼偏转角的变化

    Figure 3.  Variation of power coefficient with tip speed ratio and flap deflection angle

    图 4  风电系统的变襟翼控制框图

    Figure 4.  Control block diagram of variable flap of wind power system

    图 5  12~16 m/s阶跃风下风力发电系统响应

    Figure 5.  Response of wind power system with 12-16 m/s step wind

    图 6  实际风下风力发电系统响应

    Figure 6.  Response of wind power system with actual wind

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-14
  • 录用日期:  2016-06-12
  • 刊出日期:  2017-03-20

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