采用准 LPV 模型预测控制方案防止风机塔筒固有频率激励
系统与控制
2020-01-14 v2
摘要
随着风机功率等级不断提升，需要更先进的控制技术以实现高塔筒的轻量化与低成本，但这实际上使其柔性更大。此类软-软塔筒配置通常将其基本的侧-侧频率置于额定以下运行域中。由于风机转子实际上随时间存在或发展出质量不平衡，在额定以下运行期间会出现依赖于转子转速的周期性侧-侧激励。在塔筒频率与转动频率重合处持续运行会降低预期结构寿命。为减小此影响，已有工作显示了采用统一变桨控制的主动塔筒阻尼策略的有效性。一种更被动的方法是通过设置转速排除区进行频率跳过，从而避免在近临界频率处长时间运行。然而，这两种方法均未提供便利方式以在能量最大化与疲劳载荷最小化之间进行权衡。因此，本文引入一种准线性变参数模型预测控制（qLPV-MPC）方案，利用 qLPV 系统描述的有益（凸）性质。qLPV 模型通过解调变换获得，随后与一个简单的风机模型增广。结果显示了该算法在使用 NREL 5-MW 参考风机于高保真仿真代码中进行合成与真实仿真时的有效性。防止了在塔筒侧-侧固有频率处的转子转速持续运行，而当权衡偏向能量生产时，算法决定快速越过固有频率以达到更高转子转速与功率产出。
引用
@article{arxiv.1905.10158,
title = {Preventing wind turbine tower natural frequency excitation with a quasi-LPV model predictive control scheme},
author = {Sebastiaan Paul Mulders and Tobias Gybel Hovgaard and Jacob Deleuran Grunnet and Jan-Willem van Wingerden},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.10158},
year = {2020}
}
备注
21 pages, 13 figures, 1 table, Accepted to Wind Energy