风力涡轮机的塔影效应是什么？

塔影效应指的是由于风力涡轮机塔的阻挡作用而降低塔后的风速的现象. 根据定义，塔似乎只影响顺风涡轮. 实际上，在迎风条件下，塔-转子相互作用与扫掠平面与塔之间的距离密切相关. 只有当转子远离塔架时，才能忽略塔架与转子的相互作用. 在顺风条件下，转子位于塔架的下游. 每当转子扫过塔架时，它将在塔架后面的风速降低区域中与湍流相互作用. 该区域称为塔楼唤醒区或塔楼阴影区. 因此，对于顺风风力发电机，塔影效应问题更加突出.

当风轮旋转时，风轮扫掠表面中的叶片位置会定期更改. 当通过塔架位置时风电机组的保护功能，塔架阴影效果会加剧叶片的空气动力载荷的周期性变化. 周期性的空气动力载荷将引起叶片动力响应，并将该响应反馈给外部空气动力载荷，这使复杂的风力发电机振动和疲劳问题更加复杂风电机组的保护功能，因此不容忽视. 同时，由于负荷的周期性变化，并网风力发电机的输出功率也会发生波动，对输出功率质量会有一定的影响.

塔影效应有三种不同的模型: 迎风地下流模型，顺风经验塔尾流模型和组合模型.

具体地说，根据进风，叶片和塔架的相对位置，水平轴风力涡轮机可以分为上风向风力机和顺风向风力机. 海上的风速很大，叶片的变形也很大. 对于上风向风力涡轮机，当叶片穿过塔架的位置时，很容易与塔架碰撞，从而损坏风力涡轮机. 因此，顺风风力发电机是海上风力发电机组的发展趋势. 顺风风力发电机受塔架阴影效应的影响更大，因为塔架位于扫掠平面的前面.

高于主流兆瓦级的三叶片水平轴风力涡轮机的直径接近或超过100米，叶片间距彼此相差120°. 由于塔影效应的影响，叶片在风轮扫掠面上承受的空气动力负荷的周期性变化加剧，与此同时，风力涡轮机的输出功率也会波动至在一定程度上. 减少负载波动的一种更有效，更可行的方法是使用独立的桨距调节技术为每个叶片叠加一个独立的桨距信号，以使三个叶片具有不同的空气动力学特性，以补偿风向不均引起的桨距和偏航载荷.

一些学者将坐标变换-科尔曼变换引入独立变桨控制系统中，以将风力涡轮机的线性时变模型转换为线性时不变模型，同时将系统部分解耦，从而简化了风机的设计. 控制器. 在此基础上，建立了独立的变桨控制系统，以模拟风力发电机的负荷，并采用统一的变桨控制策略与风力发电机进行比较分析.

研究结果表明: 在塔影效应的影响下，与采用统一变桨控制策略的风机相比，采用独立变桨控制策略的风机负载波动得到了明显改善，塔影效应负荷波动的影响. 并延长了设备的使用寿命.

由《电气技术》编辑，原标题为“降低塔影效应负荷波动的独立变桨控制研究”，作者是陈雷和孙宏利.

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