一種用于減緩漂浮式風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪載荷波動的尾緣襟翼控制 方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于漂浮式風(fēng)力機(jī)葉片尾緣襟翼的控制方法。 背景技術(shù) [0002] 在全球化石能源面臨枯竭和環(huán)境問題不斷惡化的背景下，風(fēng)能作為最易獲取的清潔能源得到廣泛的關(guān)注，海上風(fēng)電具有風(fēng)能密度大，年利用小時(shí)數(shù)高，距離風(fēng)電負(fù)荷中心區(qū)域近等特點(diǎn)，是未來風(fēng)電發(fā)展的重要方向?，F(xiàn)階段近海風(fēng)電技術(shù)已經(jīng)成熟，但隨著風(fēng)電利用不斷向深水區(qū)發(fā)展，固定式基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性顯著下降，漂浮式基礎(chǔ)的優(yōu)勢則顯現(xiàn)出來。然而漂浮式風(fēng)力機(jī)平臺受到洋流和湍流風(fēng)影響會在一定自由度方向做周期性擺動，這種現(xiàn)象會對風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)輪載荷穩(wěn)定產(chǎn)生較大負(fù)面影響。所以各種抑制漂浮式風(fēng)力機(jī)載荷波動的方法也被提出來，風(fēng)力機(jī)葉片尾緣襟翼作為一種能有效降低風(fēng)輪載荷波動的結(jié)構(gòu)也被深入研究。相應(yīng)的襟翼控制方法也成為必要技術(shù)，有很好的應(yīng)用前景。 發(fā)明內(nèi)容 [0003] 針對于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于漂浮式風(fēng)力機(jī)葉片尾緣襟翼的控制方法。該方法用于減緩漂浮式風(fēng)力機(jī)平臺運(yùn)動引起的功率波動，有效降低風(fēng)輪載荷波動。根據(jù)平臺運(yùn)動的六個(gè)自由度(包括縱蕩、橫蕩、垂蕩、縱搖、橫搖、垂搖)及其他必要參數(shù)的測量數(shù)據(jù)確定風(fēng)力機(jī)葉片襟翼偏轉(zhuǎn)角。其中涉及六個(gè)自由度與尾緣襟翼處相對速度(包括軸向相對速度和切向相對速度)的對應(yīng)關(guān)系、軸向相對速度和切向相對速度與襟翼偏轉(zhuǎn)角的對應(yīng)關(guān)系。使用該襟翼控制法能有效減小平臺運(yùn)動引起的風(fēng)力機(jī)功率波動，在漂浮式海上風(fēng)力機(jī)上有很好的應(yīng)用前景。 [0004] 一種用于減緩漂浮式風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪載荷波動的尾緣襟翼控制方法，包括以下幾個(gè)步驟： [0005] 步驟1：采集風(fēng)力機(jī)中風(fēng)輪和葉片以下參數(shù)：風(fēng)力機(jī)葉輪襟翼距葉輪旋轉(zhuǎn)中心的距離R、風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度ω、輪轂高度h、風(fēng)輪處的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速V、葉片槳距角β、葉片方位角ψ、襟翼偏轉(zhuǎn)角的初始值αf(i)； [0006] 步驟2：使用慣性測量單元測量漂浮式平臺的以下數(shù)據(jù)：包括縱搖運(yùn)動的角度、縱搖運(yùn)動的角速度、橫搖運(yùn)動的角速度、垂搖運(yùn)動的角度、垂搖運(yùn)動的角速度、縱蕩運(yùn)動的速度、橫蕩運(yùn)動的速度以及垂蕩運(yùn)動的速度； [0007] 步驟3：根據(jù)步驟1和步驟2測量的數(shù)據(jù)計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的軸向相對速度； [0008] 步驟4：根據(jù)步驟1和步驟2測量的數(shù)據(jù)計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的切向相對速度； [0009] 步驟5：根據(jù)軸向相對速度和切向相對速度計(jì)算尾緣襟翼的偏轉(zhuǎn)角的值αf(i+1)； [0010] 步驟6：根據(jù)值αf(i)和αf(i+1)確定尾緣襟翼需要轉(zhuǎn)動的角度。 [0011] 進(jìn)一步的，步驟3計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的軸向相對速度的計(jì)算公式為： [0012] VN＝V-Vsurge·cos(αpitch)·cos(ayaw)-ωpitch·(h-R·sinψ)-ωyaw·R [0013] 式中，VN為軸向相對速度，V為風(fēng)輪處的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速，Vsurge為縱蕩運(yùn)動的速度，αpitch為縱搖運(yùn)動的角度，αyaw為垂搖運(yùn)動的角度，ωpitch為縱搖運(yùn)動的角速度，h為輪轂高度，R為風(fēng)力機(jī)葉輪襟翼距葉輪旋轉(zhuǎn)中心的距離，ψ為葉片方位角，ωyaw為垂搖運(yùn)動的角速度。 [0014] 進(jìn)一步的，步驟4計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的切向相對速度的計(jì)算公式為： [0015] VT＝ω·R-Vsway·sinψ-ωroll·(h-R·sinψ)+Vheave·cosψ [0016] 式中，VT為切向相對速度，Vsway為橫蕩運(yùn)動的速度，ωroll為橫搖運(yùn)動的角速度，Vheave為垂蕩運(yùn)動的速度，R為風(fēng)力機(jī)葉輪襟翼距葉輪旋轉(zhuǎn)中心的距離，ω為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度，ψ為葉片方位角，h為輪轂高度。 [0017] 進(jìn)一步的，步驟5計(jì)算尾緣襟翼偏轉(zhuǎn)角的值的方法采用一次函數(shù)，尾緣襟翼偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為： [0018] [0019] 式中，αf(i+1)為尾緣襟翼的偏轉(zhuǎn)角，a為尾緣襟翼控制系數(shù)，VN為軸向相對速度，VT為切向相對速度，V為風(fēng)輪處的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速，β為葉片槳距角。 [0020] 進(jìn)一步的，步驟6根據(jù)值αf(i)和αf(i+1)確定尾緣襟翼需要轉(zhuǎn)動的角度： [0021] △αf＝αf(i+1)-αf(i) [0022] 進(jìn)一步的，分別計(jì)算每個(gè)帶有襟翼結(jié)構(gòu)的葉片的尾緣襟翼需要轉(zhuǎn)動的角度值，分別控制每個(gè)尾緣襟翼需要轉(zhuǎn)動的角度。 [0023] 本發(fā)明的有益效果為：通過采用慣性測量單元的結(jié)果進(jìn)行上述計(jì)算，確定尾緣襟翼偏轉(zhuǎn)角，能有效跟蹤風(fēng)力機(jī)平臺的運(yùn)動，控制精度更高；采用該尾緣襟翼控制方法，能有效減小風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪載荷波動，減小相關(guān)部件的疲勞；采用該尾緣襟翼控制方法，能有效控制由平臺運(yùn)動引起的風(fēng)力機(jī)功率波動，即能顯著提高風(fēng)力機(jī)輸出電能的質(zhì)量。 附圖說明 [0024] 圖1為本發(fā)明的控制的功率結(jié)果與無控制時(shí)的功率結(jié)果比較圖。 具體實(shí)施方式

1.一種用于減緩漂浮式風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪載荷波動的尾緣襟翼控制方法，其特征在于包括以下幾個(gè)步驟： 步驟1：采集風(fēng)力機(jī)中風(fēng)輪和葉片以下參數(shù)：風(fēng)力機(jī)葉輪襟翼距葉輪旋轉(zhuǎn)中心的距離R、風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度ω、輪轂高度h、風(fēng)輪處的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速V、葉片槳距角β、葉片方位角ψ、襟翼偏轉(zhuǎn)角的初始值αf(i)； 步驟2：使用慣性測量單元測量漂浮式平臺的以下數(shù)據(jù)：包括縱搖運(yùn)動的角度、縱搖運(yùn)動的角速度、橫搖運(yùn)動的角速度、垂搖運(yùn)動的角度、垂搖運(yùn)動的角速度、縱蕩運(yùn)動的速度、橫蕩運(yùn)動的速度以及垂蕩運(yùn)動的速度； 步驟3：根據(jù)步驟1和步驟2測量的數(shù)據(jù)計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的軸向相對速度； 步驟4：根據(jù)步驟1和步驟2測量的數(shù)據(jù)計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的切向相對速度； 步驟5：根據(jù)軸向相對速度和切向相對速度計(jì)算尾緣襟翼的偏轉(zhuǎn)角的值αf(i+1)； 步驟6：根據(jù)值αf(i)和αf(i+1)確定尾緣襟翼需要轉(zhuǎn)動的角度。 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述步驟3計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的軸向相對速度的計(jì)算公式為： VN＝V-Vsurge·cos(αpitch)·cos(αyaw)-ωpitch·(h-R·sinψ)-ωyaw·R 式中，VN為軸向相對速度，V為風(fēng)輪處的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速，Vsurge為縱蕩運(yùn)動的速度，αpitch為縱搖運(yùn)動的角度，αyaw為垂搖運(yùn)動的角度，ωpitch為縱搖運(yùn)動的角速度，h為輪轂高度，R為風(fēng)力機(jī)葉輪襟翼距葉輪旋轉(zhuǎn)中心的距離，ψ為葉片方位角，ωyaw為垂搖運(yùn)動的角速度。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述步驟4計(jì)算尾緣襟翼處葉片與氣流的切向相對速度的計(jì)算公式為： VT＝ω·R-Vsway·sinψ-ωroll·(h-R·sinψ)+Vheave·cosψ 式中，VT為切向相對速度，Vsway為橫蕩運(yùn)動的速度，ωroll為橫搖運(yùn)動的角速度，Vheave為垂蕩運(yùn)動的速度，R為風(fēng)力機(jī)葉輪襟翼距葉輪旋轉(zhuǎn)中心的距離，ω為風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)角速度，ψ為葉片方位角，h為輪轂高度。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于所述步驟5計(jì)算尾緣襟翼偏轉(zhuǎn)角的值的方法采用一次函數(shù)，尾緣襟翼偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為： 式中，αf(i+1)為尾緣襟翼的偏轉(zhuǎn)角，a為尾緣襟翼控制系數(shù)，VN為軸向相對速度，VT為切向相對速度，V為風(fēng)輪處的當(dāng)?shù)仫L(fēng)速，β為葉片槳距角。