[发明专利]带襟翼的风力发电机的动力学仿真方法、设备及介质

说明书

本发明公开了一种带襟翼的风力发电机的动力学仿真方法、设备及介质，方法包括：S1、对所述风力发电机进行动力学模型的建模；其中，所述动力学模型包括结构模型，所述结构模型包括襟翼系统，所述襟翼系统为所述襟翼对应的动力学模型；其中，至少基于所述襟翼的结构、所述襟翼与所在叶片本体之间绕转轴的转动自由度进行所述襟翼系统的建模；S2、使用所述动力学模型对所述风力发电机进行动力学仿真。本发明通过在动力学仿真过程中考虑襟翼的结构，并增加襟翼绕转轴的转动自由度，提高了带襟翼的风力发电机动力学仿真的准确性及可靠性。

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，特别涉及一种带襟翼的风力发电机的动力学仿真方法、设备及介质。

背景技术

随着风机容量的不断加大，风力发电机风轮的直径也在不断增大。风轮直径加大的同时会带来更大的气动载荷，为了降低风机叶片的载荷，一般的方法是通过控制方法来实现机组降载，比如独立变桨控制或基于模型的控制等等。随着技术的发展，一种类似于飞鸟通过改变翅膀尾部羽毛来控制飞行的方法在风力发电机叶片上的应用(襟翼)也越来越受关注。

带襟翼的智能叶片的形式如图1所示，该智能叶片包括叶片1和襟翼2，其中，附图标记3表示襟翼2的运动形式。目前，对于这种形式的襟翼，在风力发电机载荷仿真过程中，要么无法考虑带有襟翼的情况，要么是需要在一定假设前提下进行仿真，如假设襟翼的结构和运动对叶片的结构性能没有影响，也就是只考虑不同的襟翼角度下翼型的气动性能的影响。由于智能叶片的实际结构除了增加了襟翼之外，还增加了其他附件，在传统的仿真过程中无法考虑襟翼的运动引起的叶片重心的变化以及对叶片本身的性能的影响，如刚度、频率等等。而在仿真过程中忽略此部分的影响实际上是不妥当的，这会影响带有襟翼的风机动力学仿真的准确性及可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中带有襟翼的智能叶片的风力发电机动力学仿真的准确性及可靠性有待提高的缺陷，提供一种带襟翼的风力发电机的动力学仿真方法、设备及介质。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明第一方面提供了一种带襟翼的风力发电机的动力学仿真方法，包括以下步骤：

S1、对所述风力发电机进行动力学模型的建模；其中，所述动力学模型包括结构模型，所述结构模型包括襟翼系统，所述襟翼系统为所述襟翼对应的动力学模型；其中，至少基于所述襟翼的结构、所述襟翼与所在叶片本体之间绕转轴的转动自由度进行所述襟翼系统的建模；

S2、使用所述动力学模型对所述风力发电机进行动力学仿真。

较佳地，所述动力学模型还包括气动模块、风机控制器和襟翼控制器；

步骤S2包括以下步骤：

所述襟翼控制器基于叶片响应计算得到襟翼位置；

所述气动模块基于风速、叶片转速、所述襟翼位置以及叶片变形速度计算得到所述襟翼位置对应的气动载荷和襟翼角；

所述襟翼系统基于所述襟翼角生成所述襟翼对应的动力学响应；

所述结构模型基于所述气动载荷、所述襟翼对应的动力学响应以及所述风机控制器输出的发电机转矩和变桨角度生成所述叶片响应和发电机转速；

所述风机控制器基于所述发电机转速计算得到所述发电机转矩和所述变桨角度。

较佳地，步骤S1中，基于所述襟翼的结构、所述襟翼与所在叶片本体之间绕转轴的转动自由度、施加在所述转动自由度上的扭簧进行所述襟翼系统的建模；

所述扭簧对应所述襟翼的驱动器的刚度和阻尼特性。

较佳地，步骤S1中，还基于施加在所述转动自由度上的所述驱动器输出的速度和加速度进行所述襟翼系统的建模。