[发明专利]一种基于TMD与变桨优化控制的风机联合减载方法

权利要求书

1.一种基于TMD与变桨优化控制的风机联合减载方法，其特征在于，所述方法包括：

建立风机机理模型、TMD机理模型以及结构振动机理模型；

搭建风机的电磁转矩模型与桨距角控制器模型，并根据风机的载荷，选择合适的控制目标；

以TMD的参数和变桨控制器的参数为优化变量，选择具体的优化方案以实现TMD的参数和变桨控制器的参数的优化；

基于风机载荷仿真软件或者实际实验平台，验证所述基于TMD与变桨优化控制的风机联合减载方法的有效性；

所述风机机理模型包括气动模型，所述气动模型表示为下式(1)：

其中，P_rot是气动功率，T_rot是气动转矩，ρ是空气密度，R是风轮转子半径，v是经过所述风轮转子的平均风速，C_P(λ,β)是气动功率系数，β是实际桨距角，λ是叶尖速比，λ表示为ω_rotR/v，ω_rot是所述风轮转子转速，所述C_P表示为下式(2)：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述风机机理模型包括传动模型，所述传动模型表示为下式(3)：

其中，J为传动模型等效转动惯量，J_rot和J_gen分别为风轮转子转动惯量和发电机转动惯量，N为齿轮箱变速比，B_dmp为低速轴阻尼系数，T_gen为发电机电磁转矩。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述风机机理模型包括变桨距模型，所述变桨距模型表示为下式(4)：

其中，β^*为桨距角参考值，τ_b为桨距角一阶惯性时间常数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述风机机理模型包括发电机模型，所述发电机模型表示为下式(5)：

其中，T^*为电磁转矩参考值，τ_g为电磁转矩一阶惯性时间常数，P_gen为发电机输出功率，η为发电机输出效率，ω_gen为发电机转速。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述TMD机理模型表示为下式(6)：

其中，F_tmd为TMD中弹簧与阻尼器对风机结构的合力，x_tmd为TMD的伸缩位移，K_tmd为弹簧刚度，B_tmd为阻尼系数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述结构振动机理模型表示为下式(7)：

其中，J_t为风机塔架的转动惯量，θ_t为风机塔顶前后方向的角位移，F_w为风在塔顶的轴向推力，h_t为所述风机塔架的高度，m_t为风机的总质量，D_t为风机质心到底座的距离，m_tmd为TMD的质量，B_t为所述风机塔架的阻尼系数，K_t为所述风机塔架的刚度，D_tmd为TMD质心到风机底座的距离；

所述结构振动机理模型简化为下式(8)：