[發明專利]帶襟翼的風力發電機的動力學仿真方法、設備及介質

在審

• 申請號: 202010469010.5
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111639428A
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 陳恩
• 申請（專利權）人: 上海電氣風電集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;G06F119/14
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;張冉

本發明公開了一種帶襟翼的風力發電機的動力學仿真方法、設備及介質，方法包括：S1、對所述風力發電機進行動力學模型的建模；其中，所述動力學模型包括結構模型，所述結構模型包括襟翼系統，所述襟翼系統為所述襟翼對應的動力學模型；其中，至少基于所述襟翼的結構、所述襟翼與所在葉片本體之間繞轉軸的轉動自由度進行所述襟翼系統的建模；S2、使用所述動力學模型對所述風力發電機進行動力學仿真。本發明通過在動力學仿真過程中考慮襟翼的結構，并增加襟翼繞轉軸的轉動自由度，提高了帶襟翼的風力發電機動力學仿真的準確性及可靠性。

技術領域

本發明屬于風力發電機技術領域，特別涉及一種帶襟翼的風力發電機的動力學仿真方法、設備及介質。

背景技術

隨著風機容量的不斷加大，風力發電機風輪的直徑也在不斷增大。風輪直徑加大的同時會帶來更大的氣動載荷，為了降低風機葉片的載荷，一般的方法是通過控制方法來實現機組降載，比如獨立變槳控制或基于模型的控制等等。隨著技術的發展，一種類似于飛鳥通過改變翅膀尾部羽毛來控制飛行的方法在風力發電機葉片上的應用(襟翼)也越來越受關注。

帶襟翼的智能葉片的形式如圖1所示，該智能葉片包括葉片1和襟翼2，其中，附圖標記3表示襟翼2的運動形式。目前，對于這種形式的襟翼，在風力發電機載荷仿真過程中，要么無法考慮帶有襟翼的情況，要么是需要在一定假設前提下進行仿真，如假設襟翼的結構和運動對葉片的結構性能沒有影響，也就是只考慮不同的襟翼角度下翼型的氣動性能的影響。由于智能葉片的實際結構除了增加了襟翼之外，還增加了其他附件，在傳統的仿真過程中無法考慮襟翼的運動引起的葉片重心的變化以及對葉片本身的性能的影響，如剛度、頻率等等。而在仿真過程中忽略此部分的影響實際上是不妥當的，這會影響帶有襟翼的風機動力學仿真的準確性及可靠性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中帶有襟翼的智能葉片的風力發電機動力學仿真的準確性及可靠性有待提高的缺陷，提供一種帶襟翼的風力發電機的動力學仿真方法、設備及介質。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

本發明第一方面提供了一種帶襟翼的風力發電機的動力學仿真方法，包括以下步驟：

S1、對所述風力發電機進行動力學模型的建模；其中，所述動力學模型包括結構模型，所述結構模型包括襟翼系統，所述襟翼系統為所述襟翼對應的動力學模型；其中，至少基于所述襟翼的結構、所述襟翼與所在葉片本體之間繞轉軸的轉動自由度進行所述襟翼系統的建模；

S2、使用所述動力學模型對所述風力發電機進行動力學仿真。

較佳地，所述動力學模型還包括氣動模塊、風機控制器和襟翼控制器；

步驟S2包括以下步驟：

所述襟翼控制器基于葉片響應計算得到襟翼位置；

所述氣動模塊基于風速、葉片轉速、所述襟翼位置以及葉片變形速度計算得到所述襟翼位置對應的氣動載荷和襟翼角；

所述襟翼系統基于所述襟翼角生成所述襟翼對應的動力學響應；

所述結構模型基于所述氣動載荷、所述襟翼對應的動力學響應以及所述風機控制器輸出的發電機轉矩和變槳角度生成所述葉片響應和發電機轉速；

所述風機控制器基于所述發電機轉速計算得到所述發電機轉矩和所述變槳角度。

較佳地，步驟S1中，基于所述襟翼的結構、所述襟翼與所在葉片本體之間繞轉軸的轉動自由度、施加在所述轉動自由度上的扭簧進行所述襟翼系統的建模；

所述扭簧對應所述襟翼的驅動器的剛度和阻尼特性。

較佳地，步驟S1中，還基于施加在所述轉動自由度上的所述驅動器輸出的速度和加速度進行所述襟翼系統的建模。