GH-Blade 风力发电机组最优模型增益的仿真计算和相关设置
风力发电系统的建模与优化
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风力发电机控制系统半实物仿真平台的设计与应用
•机械研究与应用• 2020年第6期（第33卷，总第170期）电机工程doi ： 10.16576/ki. 1007-4414.2020.06.048风力发电机控制系统半实物仿真平台的设计与应用蒋登科(湖南农业大学，湖南长沙4丨0100)摘要：风力发电产业快速发展，风机运行时环境复杂，风机的主控控制系统的控制策略如果存在问题，将直接导致出现重大故障。
针对风力发电机控制程度的升级及版本更换问题，提出建立半实物仿真平台，对风力发电机控制系统进行仿真测试，实践应用验证了风力发电机控制系统半实物仿真平台能有效的测试控制系统的控制逻辑、控制策略的正确性，确保风力发电机安全可靠运行。
关键词：风力发电机；半实物仿真；测试；逻辑；策略中图分类号：TP15 文献标志码：A 文章编号：1007-4414(2020)06-0177-02Design and Application of Semi-Physical Simulation Platform for Wind Power Generator Control SystemJIANG Deng-ke(Hunan Agricultural University, Changsha Hunan 410100, China)A bstract：Nowadays, the wind power generation and its model upgrading develop rapidly；in view of the upgrading of windturbine control degree and version replacement problem, the semi-physical simulation platform is proposed in this article. The simulation test is carried out on the wind turbine control system ；the practical application proves that the semi-physical simulation platform of wind turbine control system can effectively test the correctness of the control logic and control strategy of the control system, and ensure the safe and reliable operation of wind turbines.Key w ords：wind power generator；semi-physical simulation；test；logic; strategy〇引言风能作为一种无污染、可再生的能源，蕴藏量丰 富，全球的风能约为2.74xl〇9M W,其中可利用的风 能为2xl〇7M W,比地球上可开发利用的水能总量还 要大10倍。
风力发电机组最佳桨距角策略仿真与分析
风力发电机组最佳桨距角策略仿真与分析发布时间：2021-06-16T11:02:11.180Z 来源：《探索科学》2021年5月作者：周玲，任永，张广兴[导读] 基于目前风电机组的大容量，塔架高度越来越高，叶片越来越长，容易造成载荷偏大这一背景，本文首先介绍了最佳桨距角策略的原理，然后通过仿真验证其效果，得出结论：最佳桨距角策略可有效防止机组超速，减少叶片动作，从而减小机组载荷，改善机组运行状况。
明阳智慧能源集团股份公司风能研究院周玲，任永，张广兴 528437摘要：基于目前风电机组的大容量，塔架高度越来越高，叶片越来越长，容易造成载荷偏大这一背景，本文首先介绍了最佳桨距角策略的原理，然后通过仿真验证其效果，得出结论：最佳桨距角策略可有效防止机组超速，减少叶片动作，从而减小机组载荷，改善机组运行状况。
关键词：最佳桨距角策略；仿真验证 1引言我国风力发电技术的开发利用起源于20世纪70年代，但是在国家的大力支持和倡导下，近些年来风力发电技术发展突飞猛进，并且取得了很大的进展[1]。
可再生能源逐渐代替常规能源，可以改善生存环境，造福人类，提高我们的生活水平[2]。
但随着风力发电技术的发展以及市场的需求，风力发电机组容量越来越大，叶片越来越长，极端风况设置仍然要严苛遵循GL规范要求，如果仅仅通过加强机组部件来提高机组安全性能，势必造成度电成本的增加。
为降低机组载荷，提高产品竞争力，本文基于明阳某超长叶片机组模型，提出了采用最佳桨距角策略Optimal pitch schedule优化方案，并采用GH Bladed软件进行模拟仿真，对比分析了控制策略优化前后的载荷。
2 最佳桨距角策略原理在大阵风或高湍流强度等的风况下，采用根据风速给定一个安全桨距角的方法，来提高变桨系统的快速性，抑制机组超速或桨叶频繁变化引起载荷过大等问题，保证机组的安全运行。
3 工况载荷分析基于明阳某超长叶片机组载荷，轮毂合弯矩和偏航轴承合弯矩（最大值都发生在工况DLC1.3cb_1_4）、塔底合弯矩（最大值发生在工况DLC1.6ca_4）以及叶根合弯矩（最大值发生在工况DLC1.7aa_a_1）载荷都偏大，按GL2010规范要求，DLC1.3工况考虑风力发电机组从切入风速到额定风速范围内，遭遇极限相关阵风和风向变化，极限相关15m/s的阵风以及风向大幅度变化，容易造成轮毂合弯矩以及偏航轴承合弯矩非常大；DLC1.6工况考虑风力发电机组从0.8倍的额定风速到切出风速范围内，遭遇50年一遇的极端阵风；DLC1.7工况考虑风力发电机组从额定风速到切出风速范围内，遭遇极端风剪切风况（extreme wind shear，简称EWS）。
基于matlab的风力发电机组的建模与仿真
实验一：风力发电机组的建模与仿真姓名：学号：一、实验目标:1.能够对风力发电机组的系统结构有深入的了解。
2.能熟练的利用MATLAB软件进行模块的搭建以及仿真。
3.对仿真结果进行研究并找出最优控制策略。
二、实验类容：对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如对风力发电基本系统，包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用MATLAB 软件进行了仿真。
三、实验原理：风力发电系统的模型主要包括风速模型、传动系统模型、发电机模型和变桨距模型，下文将从以上几方面进行研究。
1、风速的设计自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。
本文不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成：基本风速 V b、阵风风速V g、渐变风速V r和噪声风速V n。
即模拟风速的模型为：V= V b+ V +V r+V n（1-1)g（1）.基本风V b =8m/sStep Scope基本风仿真模块（ 2）阵风风速0t t 1gVg v cos t1 g t t1 g T g(1-2)0t t1g T g式中：Gmax1 cos 2tt1g(1-3)vcos()2T g T gt 为时间，单位 s ； T 为阵风的周期，单位s ；v cos ， V g 为阵风风速，单位 m /s ； t 1g为阵风开始时间，单位s ； G max 为阵风的最大值，单位m/s 。
ANDStepLogicalOperatorStep1Scope1f(u)ClockProductFcn3Constant本例中，阵风开始时间为 3 秒，阵风终止时间为 9 秒，阵风周期为 6 秒，阵风最大值为 6m/s 。
基于Bladed与Matlab的风力发电机组控制器设计
针对风力发电机组控制器的设计过程中，转速控制器、功率控制器以及变桨控制器参数调整困难、控制效果不理想等问题，本文采用matlab 软件自带单纯形法对控制器PID 参数进行寻优整定。
同时通过bladed 软件进行风电机组的仿真及性能分析，进一步验证该方法的正确性，仿真结果表明：通过使用bladed 软件与matlab 软件相结合的控制器设计方法，可以获取较优的控制器参数，满足控制器设计的实际需求。
标签：bladed；matlab；风力发电机组；控制器；PID 参数寻优0 引言风力发电机组是一个体积庞大、结构复杂，并且连续随机的非线性多变量系统，直接对风电机组进行建模比较困难，也无法进行进一步的控制器的设计[1]。
根据风电设计领域相关软件的特点，本文采用GL 公司提供的Bladed 软件来建立和获取风力发电机组的数学模型，通过对模型的线性化分析处理，结合matlab 软件进行风力发电机组控制器的设计。
1 风力发电机组模型组建风力发电机组是一个多变量的非线性系统，其精确的数学模型的建立是十分困难的，动态特性也是由构成机组各部件的动态特性相互藕合而成。
各部件的模型包括风速、叶轮、机舱、传动链、发电机、塔筒等，且各部件的动态特性都比较复杂，若不通过相关专业软件进行建模而分别建立其数学模型再将其组合起来形成整机动态模型将会使整个设计工作变得非常困难[2]。
通过GL Bladed 软件中的模态线性化功能模块能有效快速地建立起风力发电机组动态数学模型，同时还能将风电机组整合成线性模型，有利于控制器的设计。
因此，有效利用该软件可减少设计者的工作量，缩短控制器的设计周期。
(1)Bladed 软件模态线性化设置。
Bladed 模态线性化模(Model Linearisation) 如图1 所示。
根据软件要求，需要设置风能相关常数 (Physical Constants)、叶轮相关设计参数(Rotor configuration)、叶片相关参数(Blade geometry)等，同时还需配置传动链相关参数(Drive train)、发电机(Generator)、控制系统参数和变桨执行器参数[3]，以上对应参数均可从整机设计手册上查阅到。
风力发电系统控制模型的建立和仿真分析设计说明书
引言随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。
由能源问题引发的危机以及日益突出的环境问题，使人们认识到开发清洁的可再生能源是保护生态环境和可持续发展的客观需要。
可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对我们从事风力发电事业的同学是有着十分重大的理论和现实意义的，也是十分有必要的。
风力发电起源于20世纪70年代，技术成熟于80年代，自90年代以来风力发电进入了大发展阶段。
随着风力发电容量的不断增大，控制方式从基本单一的定桨距失速控制向全桨叶变距控制和变速控制发展。
前人在风轮机的空气动力学原理和能量转换原理的基础上,系统分析了定桨距风力发电机组、变桨距风力发电机组、变速风力发电机组的基本控制要求和控制策略，并对并网型风力发电机组的变桨距控制技术进行了一定的研究。
变桨距风力发电机组的主要控制是在起动时对风轮转速的控制和并网后对输入功率的控制。
通过变距控制可以根据风速来调整桨叶节距角，以满足发电机起动与系统输出功率稳定的双重要求。
但由于对运行工况的认识不足，对变桨距控制系统的设计不能满足风力发电机组正常运行的要求，更达不到优化功率曲线和稳定功率输出的要求。
本篇论文主要介绍了风力发电机组的基本控制要求和控制策略,在变桨距风力发电机组控制系统仿真方面作了初步的探究和研究。
通过控制系统保持了风力发电机组的安全可靠运行，并实现了稳定机组输出功率和优化功率曲线的控制功能。
利用控制系统使风力发电系统在规定的时间不出故障或少出故障，并在出故障之后能够以最快的速度修复系统使之恢复正常工作。
本篇论文主要是通过PSCAD/EMTDC仿真软件，建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，利用运行模块进行EMTDC模拟计算，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行分析，并利用多曲线绘图模块产生可直接用于研究报告的模拟结果图形。
利用blade风力发电机组功率曲线计算方法
利用blade风力发电机组功率曲线计算方法以及流程目录1、概述 (1)2. 特性取得定方法 (1)2.1 空气动力参数确定 (1)2.2 整机摩擦系数 (2)2.3 齿轮箱效率曲线 (2)2.4 发电机效率曲线 (3)2.5 变流器效率曲线 (3)3. 生成功率曲线 (3)3.1 仿真计算风机功率曲线 (4)3.1.1 风机叶片数据包 (4)3.1.2 风机未并网用电量 (4)3.1.3 风机工作点损耗 (4)3.1.4 确定最佳控制系数Kopt (4)3.2 计算功率曲线 (7)3.3 现场测试 (9)4. 功率曲线数据提供管理 (9)1、概述风机风功率曲线由风机的特性决定。
主要有下列特性确定：●风机叶片空气动力特性●整机机械摩擦●齿轮箱效率●发电机效率●变流器效率等在没有对风机进行风功率测试及认证的情况下，需要通过仿真的方法对风机分功率曲线进行仿真计算，得出风机的功率曲线，以便提供客户风机功率曲线。
2. 特性取得定方法通过仿真确定风机的功率特性主要采取仿真与工厂测量相结合的方法。
对于在制造工厂及现场可以测量的特性数据，可以在制造工厂或在现场实地测量来确定，2.1 空气动力参数确定空气动力参数由叶片生产厂家提供叶片空气动力参数数据包确定。
对于参数的确定要求与厂家有书面和电子文档的方法进行。
叶片生产厂家需要提供书面的空气动力参数，主要包括：●叶片数据的功率值；●对应的Cp值；●转速值；●推力系数；提供的电子数据位Bladed 仿真软件可利用的数据文件。
主要内容包括：●叶片型号●数据包主版本号●数据包分版本号●数据包生成日期●数据包制作人及审批人2.2 整机摩擦系数整机摩擦系数可以通过实际测量的方法来实现。
具体测量方法如下：当风机在现场运行时，将风机调整至调试方式。
对风机在一组风速下运行时的转速进行测量，再通过计算得出风机的整机在各风速情况下的摩擦系数曲线值。
1)确定风速小于5 m/s；2)设定风机为调试方式，即不并网运行；3)设定风机转速对于双馈风力发电机，设定风机转速为0.5ωn，测量风速，风轮转速及变桨角度的 3 min 平均值；4)分别测量0.6ωn，0.7ωn，0.8ωn，0.9ωn，1.0ωn及1.1ωn的风速，风轮转速及变桨角度值；5)通过数学模型计算风机的摩擦系数曲线；详细说明见附件二。
风电可再生能源利用优化方案设计计算模型分析
风电可再生能源利用优化方案设计计算模型分析随着对传统能源的依赖程度不断加深，全球对可再生能源的需求也日益增加。
风能作为最具潜力和可再生性的能源之一，受到了广泛的关注和研究。
在利用风能发电时，为了最大化发电效率和可再生能源的利用率，需要设计和优化风电系统的方案和计算模型。
风电系统的设计是一个综合性的工程，涉及到多个方面的考虑，包括风机布置、风力资源评估、风机特性、风电场规模等。
为了更好地利用风能，需要开发一种优化方案设计计算模型，以便系统地分析和评估不同参数的影响。
首先，风力资源评估是风电系统设计的重要一环。
需要收集和分析大量的风力数据，包括风速、风向、风能密度等。
通过对风力资源的评估，可以确定最佳的风电场布局和风机位置，从而提高风能的利用效率。
可以采用统计方法、数学模型和计算机模拟等手段来对风力资源进行评估和分析。
其次，风机特性是影响风电系统性能的关键因素。
风机的性能与多个参数相关，包括风轮直径、风机高度、切入风速、切出风速等。
通过合理选择风机参数，可以提高风电转换效率和整个系统的可靠性。
设计一个准确的计算模型，可以对不同风机参数的组合进行模拟和分析，以评估其对系统性能的影响。
此外，风电场规模也是一个重要的考虑因素。
风电场的规模决定了风能的总体利用效率和经济性。
需要根据实际情况和资源可利用性，合理确定风电场的规模。
利用可再生能源规划软件和经济评估模型，可以进行容量规划和经济性分析，从而确定最佳的风电场规模。
对于风电可再生能源利用优化方案的设计，还可以考虑其他因素，例如储能系统、智能控制策略和网架接入等。
储能系统可以解决风力波动和电网负荷之间的不匹配问题，提高系统的可靠性和稳定性。
智能控制策略可以根据实时风力条件和电网需求，调整风机的运行模式和功率输出，最大限度地利用风能资源。
网架接入技术可以提高风电系统的并网能力和可靠性，实现大规模风电并网。
为了对风电可再生能源利用优化方案进行分析和评估，需要建立相应的计算模型。