风力发电机组叶根弯矩自动化标定算法

兰 杰,林 淑,岳 伟,王其君,赵 伟

(东方电气风电股份有限公司,四川省 德阳市 618000)

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风力发电机组向着大型化、轻量化趋势发展,叶片越来越长,设计难度越来越大。为有效减小叶片设计载荷,降低设计成本,采用基于叶根弯矩的控制很早就引起了研究者的注意,独立变桨及其相关优化算法被大量研究[1-4],也有一些载荷功率协调[5]被研究,但是仅注重于研究算法本身,并未考虑如何较为准确地获得叶根弯矩输入。

风力发电机组的认证测试、叶片载荷监测、状态评估,需要准确的叶根弯矩值[6]。同时,通过叶根载荷也能间接获取风力发电机组的一些其他关键信息,例如风切变指数[7],另外,IEC 标准也明确要求风力发电机组载荷测试必须监测叶根弯矩[8]。因此,准确获得叶根弯矩显得非常重要。

叶根弯矩值不能直接测量,通常采用各种应变片,贴在叶片根部,用以获得叶根应变。文献[9]研究了电阻式应变片的测量电路、安装位置选择,但未描述标定具体方法。文献[10]研究了测量方法包括应变片传感器的原理与应变片粘贴步骤分析,同时研究了适用于工程方面的标定方法,但是不适合大规模装机应用。文献[11]研究了惠斯通电桥测量电路原理和相关载荷测试结果,未说明载荷标定过程。

不同的测量方法,都需要对测量应变进行标定,标定结果准确与否,将直接影响控制算法的效果和载荷测试的测量精度。文献[12]研究了基于叶根重力的标定方法,但是仅在0°和90°进行测试,对于传感器安装偏差带来的正交敏感性未进行详细研究,整个过程未能实现自动化。……