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由于风速具有不稳定以及在风轮扫风平面内分布不均匀的特点,随着风力发电机组大型化的发展趋势,风力发电机组在运行时承受的不平衡载荷问题变得越来越严重。因此,为了提高风力发电机组运行的稳定性,减小振动、疲劳等问题,降低风力发电机组不平衡载荷十分关键。本文以某2MW风力发电机组为研究对象,以减小风力发电机组风轮气动不平衡载荷为研究目标,对大型风力发电机组独立变桨距控制策略进行研究。 首先根据风力机空气动力学以及风力发电机组变桨距控制原理,建立风力发电机组变桨距系统模型、气动载荷模型以及具有一定功率谱密度并能够正确反映实际风速特性的风速模型。 其次通过对其桨距角控制原理以及桨叶载荷数学模型的分析研究,针对独立变桨风力发电机组叶片承受的不平衡载荷问题,提出结合神经网络、模型预测控制和自适应PID的复合控制策略(NMPC-PID),采用Coleman坐标变换将叶片不平衡载荷分解为俯仰载荷和偏航载荷,跟据桨叶载荷的变化,对桨叶桨距角进行实时控制,以达到减小风电机组桨叶不平衡载荷的目的。 最后,以某2 MW风力发电机作为验证对象进行仿真研究,结果表明,当风速达到额定值以上时,该控制策略能够降低桨叶所受不平衡载荷,减小转矩波动,提高风力机工作效率。