风电控制算法:提高能源产出与减缓疲劳载荷

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"风电控制算法相关的英文教材,深入探讨了风机控制的各种算法,旨在最大化能量产出和减少风力机疲劳载荷,优化海上运行。教材重点关注主动失速调节和变速度概念。" 风电控制算法是风力发电领域的重要组成部分,其目的是通过精确调控风力发电机的运行状态来提高能效和减少机械应力。本教材"ECN-C--03-111 Wind turbine control algorithms"由E.L.vander Hooft, P.Schaak和T.G.van Engelen撰写,主要研究和开发了2003年DOWEC(欧洲风能合作)任务3的工作包1中的内容,目标是优化风力发电机的功率控制算法。 在风力发电中,控制算法通常包括但不限于以下几方面: 1. **主动失速控制**:这是一种用于调整风轮叶片角度的技术,以控制风力机的功率输出。当风速超过一定的阈值时,通过让叶片失速(即叶片迎风面后退,降低攻角),可以防止过快的转速增长,从而保护风力机免受过大的机械载荷。 2. **变速度控制**:与传统的固定速度风力机不同,变速度风力机允许发电机的转速随着风速的变化而变化,从而更有效地捕获风能。这种控制策略可以显著提高能量产出,并降低塔筒和机械部件的疲劳载荷。 3. **模态控制结构**:教材中提到建立了一个基于理论分析和工业需求的模块化控制结构。这意味着控制算法可以根据不同的运行条件和风况进行调整和优化,提高了系统的灵活性和适应性。 4. **性能提升**:通过添加额外的控制功能和动作,例如涡流发生器控制、湍流抑制等,可以进一步提升风力机的功率输出和负载减轻效果。 5. **比较与验证**:教材中的独立比较表明,采用先进控制结构的DOWEC风力机在塔筒前后的弯曲矩、扭转载荷等方面都有显著改善。这证明了所研究的控制算法相对于传统的比例微分(PD)反馈控制具有优越性。 6. **海上优化**:由于海上风力机面临的环境条件更为复杂,如更大的风速波动、盐雾腐蚀和海浪冲击等,控制算法的优化对提高海上风电场的可靠性至关重要。 总结来说,"风电控制算法"这一主题涵盖的内容广泛且深入,涉及了风力发电机的核心控制策略及其在实际应用中的优化方法。通过学习和理解这些算法,工程师能够设计出更高效、更耐用的风力发电系统,推动可再生能源技术的发展。