对适用于独立变桨控制方式的风机气动模型和风模型的研究

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1、水力发电第37卷第4期2011年4月适用于独立变桨控制方式的风机气动模型和风模型的研究张迪，王维庆，王海云，李强(1．新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2．北京金风科创风电设备有限公司，北京100176)摘要：建立了一种新的基于叶素理论的适用于独立变桨方式的风机气动模型，并与传统基于风能利用系数经验公式的风机气动模型进行了比较分析。同时基于风剪塔影理论建立了风模型，同新气动模型联合仿真，通过新气动模型的输出仿真结果验证了风剪塔影造成单只叶片的拍击力1P波动，3只叶片合成主轴气动转矩的3P波动。最后通过独立设定桨距角，联合对风模型与新气动模型仿真，验

2、证了新模型对于独立变桨方式的适用性。关键词：风机气动模型；风剪切；塔影效应；独立变桨StudyonWindModelandWindTurbineAerodynamicModelSuitableforIndividualPitchControlZhangDi，WangWeiqing，WangHaiyun，LiQiang(1．ElectricalEngineeringCollege，XinjiangUniversity，Urumqi830047，Xinjiang，China；2．GoldwindScience＆CreationWindpowerEquipmentCo

3、．，Ltd．，Beijing100176，China)Abstract：Awindturbineaerodynamicmodel。whichbasedonBladeElementMomentumandsuitableforindividualpitchcontro1．iSdevelopedandcomparedwiththetraditiona1aerodynamicmodelbasedonrotorpowercoefficient．ThewindmodelbasedonthetheoryofwindshearandtowershadowisalSOdevelo

4、ped．Bytheco—simulating．山econclusionsofthewindshearandtowershadowleadingtothe1Pfluctuationofflapforceinonebladeandthe3Pfluctuationofmainshafttorqueby3bladesareverifiedthroughtheoutputsofnewaerodynamicmode1．Takingindividualpitchangleasaninputtothemodels，theCO—simulationalsoverifiesthea

5、pplicabilityofnewmodelsinindividualpitchcontro1．KevW0rds：windturbineaerodynamicmodel；windshear；towerefect；individualpitchcontrol中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：0559—9342(2011)03—0090—05析单只叶片的桨距角对单只叶片的拍击力和升力的0引言影响，所以需要回到叶素理论中来研究适用于独立风机变桨控制分为集体变桨和独立变桨，随着变桨风机气动模型的建立方法，因此需要一种新的风机的容量。叶轮和塔架的尺寸的增加，如

6、何降低建模方式风机载荷的问题日益凸显出来，独立变桨同集体变1风机气动模型的建立桨相比的优势在于降低风机载荷同时保证风力发电机的输出额定功率。独立变桨是变桨控制发展的趋1．1应用于集体变桨的风机气动模型势。少数国外先进的风机制造商已经将独立变桨应参考文献【1】中的风机风能利用系数的经验计用于兆瓦级风机上，国内先进的风机制造商也加大算公式为：了对独立变桨控制技术的研究。随着风机变桨控制方式从集体变桨过渡到独立收稿日期：2010—12—04变桨．由于在传统的应用于3叶片集体变桨控制策基金项目：国家863计划支持项目(2009AA05Z445)略的风机气动模型中，3只桨

7、叶的桨距角对风机气作者简介：张迪(1985一)，男，内蒙古包头人，硕士研究生，研动转矩的影响是耦合在一起的，无法利用模型来分究方向为风机并网与控制技术．第37卷第4期张迪，等：适用于独立变桨控制方式的风机气动模型和风模型的研究G(a，／3)：C(一C一)。鲁+cA(1)出增大桨距角对降低气动转矩的效果是非常明显的I．。。【／簿A15O1AA+Ol_．08一+1(一2)式中，A为叶尖速比；A为中间变量；为桨距角；CI=o5176，C2=I16，C3-0．4，C4=5，C1，C6=0．0068。：风轮吸收的功率表达式为：磐4-K5霎4P=—P竹尺c(A，)V(3)2

8、式中，P为空气密度；R为