风电机组叶片振动液压控制设计-北极星风力发电网

投稿

我要投稿

我国沿岸很多地方风能资源丰富, 风能发展潜力巨大，具备很好的开发前景，通过在这些地点建立风电机组可以充分利用这些能源，创造巨大的经济价值。

风电机组控制系统是整个发电机组的核心，直接影响着整个发电系统的性能。由于风电机组叶片受到阵风推力产生的轴向方向上的载荷巨大，风速的微小变化就会引起轴向力较大的变化，引起叶片在轴向方向上振动，所以设计合理的控制系统对叶片进行降载减振将降低叶片，轮毂以及其他相关部件载荷，对风电机组的运行寿命起着至关重要的作用。现有风电机组控制系统通过设置变桨机构，在风速过大的时候，变换桨叶角度来改变叶片处的空气入流角，减小叶片受到的轴向载荷，但是变桨动作所需要的扭矩巨大，同时叶片本身具有较大的转动惯量，作为变桨执行机构的低速大扭矩电机的响应时间延迟较大，不能及时的进行变桨动作，导致叶片轴向方向上振动过大，载荷过高，无法达到叶片所能承受的范围，影响叶片以及整个机组的性能和寿命，导致风电机组维护成本巨大。

本文提出的风电机组叶片振动液压控制系统，包括叶片振动信号处理系统、振动控制计算系统和振动液压控制执行系统。其中，叶片振动信号处理系统由振动加速度传感器和滤波器构成，振动控制计算系统由PID 控制器构成，振动液压控制执行系统由液压减震器构成。

风电机组叶片振动信号处理系统

叶片是风电机组的主要部件，其结构强度直接影响到风电机组的工作效率和运行可靠性。风电机组叶片的工作环境除了承受变化的空气动力外，还受到本身惯性力以及机舱带来的负荷，很容易发生振动。

风电机组的叶片上安装振动加速度传感器。由于风速变化而引起叶片在轴向方向上产生振动，该振动加速度传感器能够对叶片振动的加速度数值进行采集测量，反应叶片振动的运动性质。由于风电机组的机舱工作受到风速流动的推力和压力，以及温度变化等方面的影响，应采取工作频率范围较宽、坚固耐用以及受到外界干扰较小的传感器。本风电机组振动液压控制系统采用压电式加速度传感器，它具有压电材料受力产生电荷信号无需外界电源、抗干扰能力强、对工作环境不敏感的特点，利用弹簧质量系统原理，在传感器芯体质量受到振动加速度作用后产生一个与该加速度成正比的力，传感器的压电材料受此力作用后在其表面上形成与这一力成正比的电荷信号，完成对塔筒前后加速度的测量。由于振动加速度传感器测量出的加速度信号会受到测量过程中产生的噪声的影响，所以需要在振动加速度传感器之后连接滤波器对采集到的信号进行滤波，其中采用低通滤波器为:

其中s 为拉普拉斯变换变量，z 为低通滤波器的阻尼系数，w 为低通滤波器的频率。叶片振动加速度信号在经过滤波器进行滤波处理之后，去除噪声对信号的影响，消除产生的毛刺噪声，保证整个信号的稳定性和有效性以及控制系统的性能。

风电机组振动控制计算系统

风电机组振动控制计算系统首先将接收到的振动加速度信号的测量值和一个预先设定的参考信号进行比较，然后把比较后得出的差值传给PID 控制器计算出控制器的输出值，即液压减震器节流孔的流通面积，以得到预期的减少叶片振动的控制效果。其中PID 控制器为：

这里u 为PID 控制器的输出，KP，KI，KD 分别为比例，积分和微分系数，e 为接收到的振动加速度信号的测量值和预先设定的参考值差值。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

订阅北极星周刊，精彩内容不再错过！

特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更多信息而非盈利之目的，同时并不代表赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权归原作者所有，若有侵权，请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创，转载需获授权。

风电机组叶片查看更多>风电机组查看更多>叶片振动查看更多>

姓名：
性别：
出生日期：
邮箱：
所在地区：
行业类别：
工作经验：
学历：
公司名称：
任职岗位：

风电机组叶片振动液压控制设计

登录注册

绑定账号

想要获取更精准资讯推荐？建议您完善以下信息~

订阅成功

想要获取更精准资讯推荐？建议您
完善以下信息~