獨立變槳控制及其對風電機組設(shè)計、性能與運行的影響

　　什么是輕量化設(shè)計？在根據(jù)疲勞負荷來設(shè)計部件的情況下，降低疲勞負荷能夠顯著節(jié)省葉片和塔架的成本與材料，而葉片和塔架是風電機組中最昂貴的部件。此外，輕量化的葉片可以提高風電機組效率，尤其是在風力較低的情況下。最后，借助IPC 降低負荷的功能，設(shè)計商能夠根據(jù)現(xiàn)有設(shè)計開發(fā)低風力風電機組，從而縮短面市時間。

　　三、降低負荷-技術(shù)介紹
　　在啟動、常規(guī)運行（發(fā)電）和停止時，風電機組會受到各種力的作用，因而承受最高負荷和疲勞負荷。由于變槳控制系統(tǒng)可以最有效地控制疲勞負荷，因此本文重點分析疲勞負荷。
　　我們設(shè)想一臺風電機組在額定或更高風速下運行，然后分析作用于風電機組葉片、輪轂、主體框架和塔架等主要部件上的各種力。
　　葉片承受周期性彎曲力。這種彎曲力有兩種作用方式：一種是在葉片擺振方向上向槳葉運動方向彎曲，另一種是在葉片揮舞方向上向垂直于運動平面的方向彎曲。輪轂、主體框架和塔架也受力。這些力會產(chǎn)生兩種效果，特別是在塔架上：扭曲塔架的偏航力矩（Myaw）和彎曲塔架的傾覆力矩（Mtilt）。
　　在設(shè)計抵消上述各種力的方案時， 首先要做的是進行分析。通過傅里葉分析可以得出通常所說的1p、2p、3p 等負荷分量。常用的典型IPC 只對1p 分量進行補償。其他分量也可以通過IPC 進行補償，但需要增加變槳活動，并要求控制系統(tǒng)的動態(tài)性更強。
　　高動態(tài)性的控制系統(tǒng)也是必需的，這樣才能充分利用風況測量技術(shù)的最新發(fā)展成果。LIDAR （光探測和測距）等最新測量技術(shù)能夠提供風力條件的實時信息，以及后續(xù)數(shù)秒的預(yù)測。根據(jù)這一信息用IPC 開發(fā)預(yù)防性負荷緩解方案，可以避免風電機組承受最高負荷。[4]
　　高級葉片傳感系統(tǒng)可以實時提供有關(guān)葉片負荷狀態(tài)的信息。此類監(jiān)控系統(tǒng)使用傳感技術(shù)，通過嵌入葉片材料的光纖獲取信息。使用IPC 和葉片傳感系統(tǒng)調(diào)整變槳動作，使每個葉片的槳距與測量出的葉片負荷相適應(yīng)，這是一項首選方案。