基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法及控制装置

本发明涉及风力发电领域，具体提供一种基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法及控制装置。

背景技术：

1、在现有技术中，随着风电机组向大型化的发展趋势，风电叶片的展弦比急剧增加，导致结构柔性增大，失速颤振问题随之凸显。

2、颤振问题不仅严重影响叶片及整个结构的疲劳寿命，而且在某些工况下可能导致结构破坏，从而造成巨大的安全隐患和经济损失。

3、相应地，本领域需要一种新的风电叶片颤振抑制方法方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决现有技术中的风电叶片使用中容易引发颤振问题的技术问题。

2、在第一方面，本发明提供一种基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其中风电叶片包括：翼型主体部、活动连接件以及与所述翼型主体部通过所述活动连接件连接的尾缘部，所述方法包括：获取控制策略；基于所述控制策略控制所述尾缘部以所述活动连接件为支点进行尾缘部的末端变形角度的变化，以抑制风电叶片的颤振。

3、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，其中所述控制策略包括：根据预设的周期函数改变尾缘部的末端变形角度，其中所述周期函数反映的是时间与尾缘部的末端变形角度的关系。

4、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述方法还包括：获得当前风速和/或当前风速的变化率；响应于所述当前风速和/或当前风速的变化率满足预设的控制启动条件，执行“基于所述控制策略控制所述尾缘部以所述活动连接件为支点进行尾缘部的末端变形角度的变化”。

5、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述方法还包括：获取尾缘部变形的模型，其中所述尾缘部变形的模型至少反映了尾缘部的末端变形角度与尾缘部表面点坐标之间的关系；实时获取矢量风速；其中控制策略得到的方法包括：基于所述矢量风速以及所述尾缘部变形的模型，得到所述控制策略。

6、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述“基于所述矢量风速以及所述尾缘部变形的模型，得到所述控制策略”，包括：至少基于所述矢量风速以及所述尾缘部变形的模型进行模拟，得到所述叶片颤振的偏移位移和颤振角度；通过调整尾缘部的末端变形角度的大小，使得叶片颤振的偏移位移以及颤振角度满足预设要求。

7、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，其中所述尾缘部使用的材料为柔性材料，其中所述柔性材料用于使尾缘部末端变形的角度不为零时尾缘部弦线接近于圆弧，所述尾缘部变形的数学模型的构建方法包括：沿翼型主体部弦线设置切面；获取尾缘部末端变形的角度以及所述尾缘部弦线的长度；基于所述尾缘部末端变形的角度，得到以尾缘部末端为第一端点、活动连接件为第二端点和切点所构成的第一虚拟扇形的第一圆心角；基于所述尾缘部弦线的长度以及所述第一圆心角，得到第一虚拟扇形对应的第一半径；获取尾缘部表面点的原始坐标以及表面点在尾缘部弦线上的映射点到第二端点的第一弧长；基于所述第一半径以及第一弧长，得到表面点在尾缘部弦线上的映射点变的角度；基于所述表面点在尾缘部弦线上的映射点变形的角度，得到以表面点在尾缘部弦线上的映射点为第三端点、第二端点为切点所构成的第二虚拟扇形的第二圆心角；基于所述表面点在尾缘部弦线上的映射点变形的角度以及所述第一半径，得到所述第二虚拟扇形的第二半径；基于所述尾缘部表面点的原始坐标、所述第二圆心角、所述表面点在尾缘部弦线上的映射点变形的角度以及所述第二半径，得到尾缘部表面点坐标。

8、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，其中所述尾缘部表面点的原始坐标仅有纵坐标，其中纵坐标沿垂直于叶片长度方向设置。

9、作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，所述“基于所述尾缘部表面点的原始坐标、所述第二圆心角、所述尾缘部表面点变形的角度以及所述第二半径，得到尾缘部表面点坐标”，包括：

10、其中x1,y1为尾缘部表面点坐标，α为尾缘部表面点变形的角度，β为第二圆心角，r为第二半径，y0为尾缘部末端表面点的原始坐标。

11、在第二方面，提供一种控制装置，该控制装置包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条计算机程序，所述计算机程序适于由所述处理器加载并运行以执行上述基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法的技术方案中任一项技术方案所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法。

12、在第三方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质其中存储有多条计算机程序，所述计算机程序适于由处理器加载并运行以执行上述基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法的技术方案中任一项技术方案所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法。

13、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：

14、在实施本发明的技术方案中，引入了翼型主体部、活动连接件以及与翼型主体部通过活动连接件相连的尾缘部的配置。通过获取精准的控制策略并实施尾缘部末端变形角度的动态调整，显著提高了风电叶片在面对强风及不稳定气流条件时的适应性和稳定性，同时极大地提升了其疲劳寿命，减少了因颤振引起的潜在安全隐患，从而提高了风电机组整体运行效率和安全性。

技术特征：

1.一种基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，所述风电叶片包括：翼型主体部、活动连接件以及与所述翼型主体部通过所述活动连接件连接的尾缘部，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，其中所述控制策略包括：

3.根据权利要求1所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，所述“基于所述矢量风速以及所述尾缘部变形的模型，得到所述控制策略”，包括：

6.根据权利要求4或5所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，其中所述尾缘部使用的材料为柔性材料，其中所述柔性材料用于使尾缘部末端变形的角度不为零时尾缘部弦线接近于圆弧，所述尾缘部变形的数学模型的构建方法包括：

7.根据权利要求6所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，其中所述尾缘部表面点的原始坐标仅有纵坐标，其中纵坐标沿垂直于叶片长度方向设置。

8.根据权利要求6所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法，其特征在于，所述“基于所述尾缘部表面点的原始坐标、所述第二圆心角、所述尾缘部表面点变形的角度以及所述第二半径，得到尾缘部表面点坐标”，包括：

9.一种控制装置，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条计算机程序，其特征在于，所述计算机程序适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至8中任一项所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条计算机程序，其特征在于，所述计算机程序适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至8中任一项所述的基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法。

技术总结本发明涉及一种基于尾缘部变形的风电叶片颤振抑制方法及控制装置，所述风电叶片包括：翼型主体部、活动连接件以及与翼型主体部通过活动连接件连接的尾缘部，所述方法包括：获取控制策略；基于控制策略控制尾缘部以所述活动连接件为支点进行尾缘部的末端变形角度的变化，以实现抑制叶片的颤振。在实施本发明的技术方案中，引入了翼型主体部、活动连接件以及与翼型主体部通过活动连接件相连的尾缘部的配置。通过获取精准的控制策略并实施尾缘部末端变形角度的动态调整，显著提高了风电叶片在面对强风及不稳定气流条件时的适应性和稳定性，同时极大地提升了其疲劳寿命，减少了因颤振引起的潜在安全隐患，从而提高了风电机组整体运行效率和安全性。技术研发人员：葛铭纬,李新涛,崔永贺,孟航,梁骁受保护的技术使用者：华北电力大学技术研发日：技术公布日：2024/6/30