电气工程外文翻译

毕业设计(论文)外文资料翻译

学院：电气信息学院

专业：电气工程及其自动化

姓名：郭骥翔

学号： 081001227

外文出处： Adaptive torque control of variable speed

wind turbines 附件： 1.外文资料翻译译文；2.外文原文。

指导教师评语：

签名：

年月日(用外文写)

附件1：外文资料翻译译文

多种风力涡轮机的适应性转矩控制

4.5 使用SymDyn进行仿真

所有先前所描述的模拟是使用SimInt来演示的，其中，如前所述，包括唯一的转子角速度自由度，与复杂的仿真工具比，如SymDyn和FAST，他能够更快的运行。然而，为了确认目的，与其他更流行的仿真工具比较SimInt在适应运行上的增益是很有价值的。适应性的增加并不是期望它能够同等的适应每一个仿真工具，因为每个仿真工具都有其独到的涡轮机模型。但是如果每个涡轮机的造型都相同，如同本例，那么在SimInt 和SymDyn中则有着基本相似的适应性增益(CART)。在数据4-10中，这种相似性被明显的显示出来。

SimInt和SymDyn仿真工具都是由零时刻开始，而且大多数参数初值都相同，如M，角速度等。然而，尽管这两个涡轮机模型都设立了最佳转矩控制M*，但是CP表面却有着不同程度的峰值。因此为了使初始过程大致相同，初始Pfavg值应有相同的最大比例，而不是相同的绝对值。在显示标准化M值4-10的上图中，显示了合理的类似数据。但在30到60小时后，仿真工具的适应性增益开始出现分歧。但在此之后，他们再次互相接近，在从模拟开始100小时到模拟结束这段时间，他们保持基本重合。从下图中也可以清楚的观察出，每个仿真工具都在调整他们的增益M，并采集最大输出功率。

尽管SimInt仿真速度差不多是SymDyn仿真速度的五倍，在图4-10中所显示的SymDyn 数据是唯一一个可以验证适应性增益法则的模拟工具。在这个展示了两个模拟工具合理

的相同之处的实验后，验证了SimInt可以作为测试增益法则的实验的仿真工具。然而，不像SimInt，SymDyn除了分析发电机转速外，还可以分析其他额外的自由度。因此，对SymDyn仿真数据的分析是为了确定适应性增益法则是否会给涡轮机带来可能的额外压力。这种分析是下一部分的主题。

4.6 对涡轮机原件的压力仿真

除了涡轮机转速外，SymDyn还能模拟许多其他的自由度，比如转动轴角速度，叶片转动角，风塔扭转角度，塔方，前角等。对这些自由度的建模能力是SymDyn有效的控制设计和测试的关键。在使用SymDyn的适应性控制器测试中，要回答的问题是：当涡轮机在被标准的非适应性发电机转矩控制器控制时（公式2.1），适应性发电机转矩控制器（公式2.14）是否会引起额外的本应缺失的涡轮机暂态压力。更长远的稳定状态负荷的变化会在5.3中进一步讨论，但使用这些仿真工具长时间分析它是很难做到的，并且并不在这部分的考虑范围内。然而，当每次适应性发生的时候，一个突然的电机转矩变化可以激起一些不知数目的模式。因此，这部分会集中讨论在适应性发生前后很快采集到的SymDyn数据。

从SymDyn的试验中看来，适应性转矩控制增益M不会引起上述自由度增加额外的压力。接下来的三个表格中（图4-11到图4-13），为两种在SymDyn仿真在图4-10中发生的不同的适应性提供的数据样本，它包括三个自由度（传动轴扭转，扇叶转动弯曲，风塔两侧弯曲）。表4-3为每个例子提供了一些相关信息。每个适应性涉及M增加的变化,但变化的方向并未影响其他适应应力的性质研究。此外，转子转速大约相同时也是如此。CART的最大转速是4.37弧度每秒，所以在2.9到3.0弧度内在区域2中进行操作是比较好的。最后，当转子转速下降时4号适应度发生，当转速上升时7号适应度发生。转子加速度与风速加速度密切相关，在一般情况下，更大的风速会对涡轮机部件造成更大的压力。

在SymDyn所能提供的建模能力的自由度中，转动轴扭角是与发电机紧密相连的自由度之一，因为它连接着发电机转子。因此对转矩控制适应增益最重要的影响预计会在轴上观察到，事实也确实如此。图4-11展现了两种适应性的轴扭角。

在图4-11的上图中，4号适应性中很显然，传动轴出现对适应性的不良反应发生在有垂直线标记的时刻1084.51。然而，由于一些原因，这种不良反应并不令人担忧，因为它第一次出现。首先，由适应性减少所引起的震荡发生在短短几秒内，表明这可能是一个稳定的模式。其次，最大震荡的震角约为0.3度，即使在下图中的适应时间中，这仍是小于在下图的明显震荡。这表明，适应性不会造成比环境变化所产生的影响更大。最后，在仿真中，适应性是看做同步发生的，或者相差0.01秒。在真正的涡轮机例子中，它不太可能迅速改变发动机转矩。所以真正的涡轮轴不会观察到如此巨大的跃变。因此，当对一个真正的涡轮机实现适应控制器时，要密切关注轴扭转角的震荡。但这并不代表着就不去执行这个操作。

图4-12展现了在适应性执行前后15秒的每个叶片的震角。“震”是指平面的叶片的弯曲方向。对于水平涡轮机，叶片弯曲通常发生在风向叶片施加升力的方向。从图4-11可以发现，在7号适应度时间内发生的环境条件变化比4号适应度时间内剧烈的多，因而叶片扭角更大而且承受更多的变化。为7号适应度所绘制的叶片扭角确实在适应性之后有所增加，但是它的平均增加可以认为是更快的旋转转子所引起的。基于这些有代表性的数据，突然地适应性不会引起对叶片旋转瓣片的不必要的压力。然而，应当指出，对于发生在宣传平面和对旋转轴扭转角震动更敏感的叶片扭角，在SymDyn中无法仿真。

注意在图4-13中这两个适应的最终图，展现了塔两侧的弯曲角。可以发现，发电机转矩增益的两种适应性在这种模式下没有得到一致的效果，在这个例子中，在适应性开始前振幅继续下降，然而在其他例子中则有上升的趋势。塔弯曲的主要因素是环境变化和转子转速，首先因为塔的固有频率与区域2中的转子转速向对应（大约2.7弧度每秒）。事实上，这种转子转速在4号适应性的最后几秒种达到，这可能可以解释为什么震荡会