专    业：机械工程

导    师：张俊 教授

毕业去向：金风科技股份有限公司

教育及工作背景：

2020年9月至2023年6月    福州大学       机械工程                工学硕士学位

2015年9月至2019年6月    河南科技大学   机械设计制造及其自动化  工学学士学位

研究方向：

风力发电机控制技术

申请专利：

1.一种基于风力发电机功率反馈的有效风速估算方法

荣誉与奖励：

2020年 福州大学硕士研究生优秀新生二等奖学金 

2022年 福州大学硕士研究生中期优秀学业三等奖学金

硕士学位论文简介：

基于有效风速估算的风力发电机控制策略研究

风力发电机的发电量不仅取决于风场的风速，还取决于所采用的控制策略。当前，大型风力发电机采用传统控制策略往往难以有效稳定发电机输出功率和降低叶轮不平衡载荷。针对上述问题，本文提出两种为准确获取控制系统输入的有效风速估算方法，并制定高效、鲁棒的风力发电机控制策略。具体研究内容如下： 

（1）首先，建立了在风剪切效应和塔影效应的共同作用下，风力发电机叶轮面的水平风速模型。然后，根据所建立的风速模型，计算了风力发电机叶轮面的不平衡载荷。最后，通过分析风力发电机的运行过程，明确了各控制阶段的相关技术要求，为制定控制策略提供理论支撑。 

（2）根据风力发电机运行状态的不同，分别提出发电机扭矩控制阶段和变桨控制阶段的叶轮面有效风速估算方法。其中，在发电机扭矩控制阶段，是通过理论分析、数值模拟和多项式拟合估算实时风速。在变桨控制阶段，是结合经验公式和反馈风力发电机参数构建功率系数误差模型，利用二分迭代法估算实时风速。然后，以NREL 5 MW风力发电机为例，开展了虚拟风场有效风速仿真计算，验证了所提有效风速估算方法的准确性，证实其可以为控制系统提供准确的风速信号输入。 

（3）制定了一种基于叶轮面有效风速的发电机扭矩控制策略。首先，分别计算最大功率捕获阶段和恒转速控制阶段的发电机扭矩目标值。然后，提出基于模糊自适应PID的发电机扭矩控制方法，使发电机可以在复杂工况下有效跟踪最优工作状态。最后，与主流PI控制策略进行了对比分析，验证了所制定发电机扭矩控制策略可以有效提高风力发电机的输出功率及其稳定性。 

（4）制定了一种基于叶片方位角和叶根载荷反馈的独立变桨控制策略。首先，通过数值模拟确定了叶片等效风速随方位角的变化规律。其次，提出了基于模糊自适应PID的独立变桨控制方法，以稳定风力发电机的输出功率。再次，制定了基于叶根载荷反馈的减载优化独立变桨控制策略。最后，与主流PI独立变桨控制策略进行了对比分析，验证了所制定独立变桨控制策略在稳定风力发电机输出功率的同时，可以有效降低叶轮面不平衡载荷。 

综上所述，本文所做工作成功解决了风力发电机大型化引起的控制系统风速信号输入难以准确获取的问题，有效提高风力发电机的输出功率及其稳定性，降低叶轮不平衡载荷，可以为制定大型风力发电机的控制策略提供参考和方法支撑。