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OPenFast软件中的NRELOffshrBsline5MW_Onshore_ServoDyn.dat文件详解

news 2026/2/10 17:06:00

我先简单概括一下，后续我再详细总结：文件“NRELOffshrBsline5MW_Onshore_ServoDyn.dat”是用于NREL 5.0 MW基准风力发电机的ServoDyn模块的输入文件。它定义了仿真控制、变桨控制、发电机和扭矩控制、偏航控制以及输出设置等各种参数。以下是主要内容的总结：

文件头部信息：
- 提供了文件版本、风力发电机型号和数据来源等基本信息。
模拟控制：
- 包含是否回显输入数据和控制器通信间隔等仿真控制参数。
变桨控制：
- 定义了变桨控制模式、启动变桨控制的时间、覆盖变桨操作的时间和速率以及叶片的最终变桨角度。
发电机和扭矩控制：
- 包括变速控制模式、发电机模型、发电机效率、启动和停止发电机的方法以及相关参数。
简单变速扭矩控制：
- 当使用简单变速发电机控制时，定义了额定发电机速度、扭矩和滑移百分比等参数。
简单感应发电机：
- 当使用简单感应发电机模型时，定义了定子和转子电阻、同步速度、额定扭矩和拉出比率等参数。
Thevenin等效感应发电机：
- 当使用Thevenin等效感应发电机模型时，定义了电网频率、极对数、定子和转子电阻、漏抗和磁化电抗等参数。
高速轴制动：
- 包含高速轴制动模型、启动和完全展开制动器的时间以及制动力矩等参数。
机舱偏航控制：
- 定义了偏航控制模式、启动偏航控制的时间、中性偏航位置、偏航弹簧和阻尼常数、覆盖偏航操作的时间和速率以及最终偏航角度。
调谐质量阻尼器：
- 包含是否计算机舱和塔的调谐质量阻尼器以及相关文件的名称。
Bladed接口：
- 定义了动态库的名称和位置、输入文件名称、调用过程名称、通信间隔时间、是否使用线性斜坡、桨距低通滤波器的截止频率、参考偏航角度以及相关控制和设定值。
Bladed接口扭矩-速度查找表：
- 定义了扭矩-速度查找表中的点数和相应的扭矩-速度对。
输出设置：
- 包含是否打印摘要数据、输出文件的位置、是否使用制表符分隔、文本表格输出的格式、开始输出的时间以及输出参数列表。

OPenFast

- 在这里插入图片描述
一. 第一段
- - 1. 文件头部信息
  - 2. 模拟控制
  - 3. 变桨控制
二. 第2段
- - 发电机和扭矩控制
三，第3段
- - 简单变速扭矩控制
  - 简单感应发电机
四，第4段
- - Thevenin等效感应发电机
五，第5段
- - 高速轴制动
六，第6段
- - 机舱偏航控制
七，第7段
- - 调谐质量阻尼器
八，第八段
- - Bladed接口
九，第九段
- - Bladed接口扭矩-速度查找表
  - 输出
  - 总结

一. 第一段

1. 文件头部信息

------- SERVODYN v1.05.* INPUT FILE --------------------------------------------
NREL 5.0 MW Baseline Wind Turbine for Use in Offshore Analysis. Properties from Dutch Offshore Wind Energy Converter (DOWEC) 6MW Pre-Design (10046_009.pdf) and REpower 5M 5MW (5m_uk.pdf)

解释: 这是一个ServoDyn模块的输入文件，用于NREL 5.0 MW基准风力发电机的离岸（陆上）分析。其属性基于Dutch Offshore Wind Energy Converter (DOWEC) 6MW的预设计和REpower 5M 5MW的资料。

2. 模拟控制

---------------------- SIMULATION CONTROL --------------------------------------
False         Echo         - Echo input data to <RootName>.ech (flag)
"default"     DT           - Communication interval for controllers (s) (or "default")

解释:

Echo: False表示不将输入数据回显到<RootName>.ech文件。
DT: 控制器的通信间隔时间（秒）。设为"default"表示使用默认值。

3. 变桨控制

---------------------- PITCH CONTROL -------------------------------------------5   PCMode       - Pitch control mode {0: none, 3: user-defined from routine PitchCntrl, 4: user-defined from Simulink/Labview, 5: user-defined from Bladed-style DLL} (switch)0   TPCOn        - Time to enable active pitch control (s) [unused when PCMode=0]9999.9   TPitManS(1)  - Time to start override pitch maneuver for blade 1 and end standard pitch control (s)9999.9   TPitManS(2)  - Time to start override pitch maneuver for blade 2 and end standard pitch control (s)9999.9   TPitManS(3)  - Time to start override pitch maneuver for blade 3 and end standard pitch control (s) [unused for 2 blades]2   PitManRat(1) - Pitch rate at which override pitch maneuver heads toward final pitch angle for blade 1 (deg/s)2   PitManRat(2) - Pitch rate at which override pitch maneuver heads toward final pitch angle for blade 2 (deg/s)2   PitManRat(3) - Pitch rate at which override pitch maneuver heads toward final pitch angle for blade 3 (deg/s) [unused for 2 blades]0   BlPitchF(1)  - Blade 1 final pitch for pitch maneuvers (degrees)0   BlPitchF(2)  - Blade 2 final pitch for pitch maneuvers (degrees)0   BlPitchF(3)  - Blade 3 final pitch for pitch maneuvers (degrees) [unused for 2 blades]

解释:

PCMode: 变桨控制模式，设为5表示使用Bladed样式的DLL（动态链接库）。
TPCOn: 启用主动变桨控制的时间（秒），在PCMode=0时不使用。
TPitManS(1)、TPitManS(2)、TPitManS(3): 分别为第1、第2、第3片叶片启动覆盖变桨操作并结束标准变桨控制的时间（秒），设为9999.9表示不启用。
PitManRat(1)、PitManRat(2)、PitManRat(3): 覆盖变桨操作期间，第1、第2、第3片叶片向最终变桨角度推进的变桨速率（度/秒）。
BlPitchF(1)、BlPitchF(2)、BlPitchF(3): 第1、第2、第3片叶片变桨操作的最终变桨角度（度），均设为0。

二. 第2段

发电机和扭矩控制

---------------------- GENERATOR AND TORQUE CONTROL ----------------------------5   VSContrl     - Variable-speed control mode {0: none, 1: simple VS, 3: user-defined from routine UserVSCont, 4: user-defined from Simulink/Labview, 5: user-defined from Bladed-style DLL} (switch)2   GenModel     - Generator model {1: simple, 2: Thevenin, 3: user-defined from routine UserGen} (switch) [used only when VSContrl=0]94.4   GenEff       - Generator efficiency [ignored by the Thevenin and user-defined generator models] (%)
True          GenTiStr     - Method to start the generator {T: timed using TimGenOn, F: generator speed using SpdGenOn} (flag)
True          GenTiStp     - Method to stop the generator {T: timed using TimGenOf, F: when generator power = 0} (flag)9999.9   SpdGenOn     - Generator speed to turn on the generator for a startup (HSS speed) (rpm) [used only when GenTiStr=False]0   TimGenOn     - Time to turn on the generator for a startup (s) [used only when GenTiStr=True]9999.9   TimGenOf     - Time to turn off the generator (s) [used only when GenTiStp=True]

解释:

VSContrl: 变速控制模式，设为5表示使用Bladed样式的DLL（动态链接库）。
GenModel: 发电机模型，设为2表示使用Thevenin模型。这只在VSContrl=0时使用。
GenEff: 发电机效率，设为94.4%，在使用Thevenin和自定义发电机模型时被忽略。
GenTiStr: 发电机启动的方法，设为True表示使用TimGenOn进行定时启动，设为False表示使用SpdGenOn的发电机速度启动。
GenTiStp: 发电机停止的方法，设为True表示使用TimGenOf进行定时停止，设为False表示当发电机功率为0时停止。
SpdGenOn: 发电机启动的速度（高转速轴速度，单位：转/分钟），只在GenTiStr=False时使用。设为9999.9表示不使用速度启动。
TimGenOn: 发电机启动的时间（秒），只在GenTiStr=True时使用，设为0表示立即启动。
TimGenOf: 发电机停止的时间（秒），只在GenTiStp=True时使用，设为9999.9表示不使用定时停止。

三，第3段

简单变速扭矩控制

---------------------- SIMPLE VARIABLE-SPEED TORQUE CONTROL --------------------9999.9   VS_RtGnSp    - Rated generator speed for simple variable-speed generator control (HSS side) (rpm) [used only when VSContrl=1]9999.9   VS_RtTq      - Rated generator torque/constant generator torque in Region 3 for simple variable-speed generator control (HSS side) (N-m) [used only when VSContrl=1]9999.9   VS_Rgn2K     - Generator torque constant in Region 2 for simple variable-speed generator control (HSS side) (N-m/rpm^2) [used only when VSContrl=1]9999.9   VS_SlPc      - Rated generator slip percentage in Region 2 1/2 for simple variable-speed generator control (%) [used only when VSContrl=1]

解释:

VS_RtGnSp: 简单变速发电机控制下的额定发电机速度（高转速轴侧，单位：转/分钟），仅在VSContrl=1时使用。设为9999.9表示不使用。
VS_RtTq: 简单变速发电机控制下的额定发电机扭矩/在Region 3中的恒定发电机扭矩（高转速轴侧，单位：牛顿·米），仅在VSContrl=1时使用。设为9999.9表示不使用。
VS_Rgn2K: 简单变速发电机控制下Region 2中的发电机扭矩常数（高转速轴侧，单位：牛顿·米/转^2），仅在VSContrl=1时使用。设为9999.9表示不使用。
VS_SlPc: 简单变速发电机控制下Region 2 1/2中的额定发电机滑移百分比（%），仅在VSContrl=1时使用。设为9999.9表示不使用。

简单感应发电机

---------------------- SIMPLE INDUCTION GENERATOR ------------------------------9999.9   SIG_SlPc     - Rated generator slip percentage (%) [used only when VSContrl=0 and GenModel=1]9999.9   SIG_SySp     - Synchronous (zero-torque) generator speed (rpm) [used only when VSContrl=0 and GenModel=1]9999.9   SIG_RtTq     - Rated torque (N-m) [used only when VSContrl=0 and GenModel=1]9999.9   SIG_PORt     - Pull-out ratio (Tpullout/Trated) (-) [used only when VSContrl=0 and GenModel=1]

解释:

SIG_SlPc: 简单感应发电机的额定发电机滑移百分比（%），仅在VSContrl=0和GenModel=1时使用。设为9999.9表示不使用。
SIG_SySp: 简单感应发电机的同步（零扭矩）发电机速度（转/分钟），仅在VSContrl=0和GenModel=1时使用。设为9999.9表示不使用。
SIG_RtTq: 简单感应发电机的额定扭矩（牛顿·米），仅在VSContrl=0和GenModel=1时使用。设为9999.9表示不使用。
SIG_PORt: 简单感应发电机的拉出比率（Tpullout/Trated），仅在VSContrl=0和GenModel=1时使用。设为9999.9表示不使用。

四，第4段

Thevenin等效感应发电机

---------------------- THEVENIN-EQUIVALENT INDUCTION GENERATOR -----------------9999.9   TEC_Freq     - Line frequency [50 or 60] (Hz) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9998   TEC_NPol     - Number of poles [even integer > 0] (-) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9999.9   TEC_SRes     - Stator resistance (ohms) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9999.9   TEC_RRes     - Rotor resistance (ohms) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9999.9   TEC_VLL      - Line-to-line RMS voltage (volts) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9999.9   TEC_SLR      - Stator leakage reactance (ohms) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9999.9   TEC_RLR      - Rotor leakage reactance (ohms) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]9999.9   TEC_MR       - Magnetizing reactance (ohms) [used only when VSContrl=0 and GenModel=2]

解释:

TEC_Freq: 电网频率（单位：赫兹），值为50或60，仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。
TEC_NPol: 极对数，值为大于0的偶整数，仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9998表示不使用。
TEC_SRes: 定子电阻（单位：欧姆），仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。
TEC_RRes: 转子电阻（单位：欧姆），仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。
TEC_VLL: 线电压的RMS值（单位：伏特），仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。
TEC_SLR: 定子漏抗（单位：欧姆），仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。
TEC_RLR: 转子漏抗（单位：欧姆），仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。
TEC_MR: 磁化电抗（单位：欧姆），仅在VSContrl=0且GenModel=2时使用。设为9999.9表示不使用。

五，第5段

高速轴制动

---------------------- HIGH-SPEED SHAFT BRAKE ----------------------------------0   HSSBrMode    - HSS brake model {0: none, 1: simple, 3: user-defined from routine UserHSSBr, 4: user-defined from Simulink/Labview, 5: user-defined from Bladed-style DLL} (switch)9999.9   THSSBrDp     - Time to initiate deployment of the HSS brake (s)0.6   HSSBrDT      - Time for HSS-brake to reach full deployment once initiated (sec) [used only when HSSBrMode=1]28116.2   HSSBrTqF     - Fully deployed HSS-brake torque (N-m)

解释:

HSSBrMode: 高速轴制动模式，设为0表示不使用制动模型。选项包括：
- 0: 不使用制动模型
- 1: 简单制动模型
- 3: 自定义制动模型（来自UserHSSBr例程）
- 4: 自定义制动模型（来自Simulink/Labview）
- 5: 自定义制动模型（来自Bladed样式DLL）
THSSBrDp: 启动高速轴制动的时间（秒），设为9999.9表示不使用。
HSSBrDT: 高速轴制动器在启动后完全展开所需的时间（秒），仅在HSSBrMode=1时使用。此处设为0.6秒。
HSSBrTqF: 高速轴制动器完全展开时的制动力矩（牛顿·米），此处设为28116.2牛顿·米。

六，第6段

机舱偏航控制

---------------------- NACELLE-YAW CONTROL -------------------------------------0   YCMode       - Yaw control mode {0: none, 3: user-defined from routine UserYawCont, 4: user-defined from Simulink/Labview, 5: user-defined from Bladed-style DLL} (switch)9999.9   TYCOn        - Time to enable active yaw control (s) [unused when YCMode=0]0   YawNeut      - Neutral yaw position--yaw spring force is zero at this yaw (degrees)
9.02832E+09   YawSpr       - Nacelle-yaw spring constant (N-m/rad)1.916E+07   YawDamp      - Nacelle-yaw damping constant (N-m/(rad/s))9999.9   TYawManS     - Time to start override yaw maneuver and end standard yaw control (s)2   YawManRat    - Yaw maneuver rate (in absolute value) (deg/s)0   NacYawF      - Final yaw angle for override yaw maneuvers (degrees)

解释:

YCMode: 偏航控制模式，设为0表示不使用偏航控制。选项包括：
- 0: 不使用偏航控制
- 3: 自定义偏航控制（来自UserYawCont例程）
- 4: 自定义偏航控制（来自Simulink/Labview）
- 5: 自定义偏航控制（来自Bladed样式DLL）
TYCOn: 启用主动偏航控制的时间（秒），在YCMode=0时不使用。设为9999.9表示不使用。
YawNeut: 中性偏航位置，在此偏航角度下偏航弹簧力为零（度），设为0度。
YawSpr: 机舱偏航弹簧常数（单位：牛顿·米/弧度），设为9.02832E+09。
YawDamp: 机舱偏航阻尼常数（单位：牛顿·米/（弧度/秒）），设为1.916E+07。
TYawManS: 启动覆盖偏航操作并结束标准偏航控制的时间（秒），设为9999.9表示不使用。
YawManRat: 偏航操作速率（绝对值，单位：度/秒），设为2度/秒。
NacYawF: 覆盖偏航操作的最终偏航角度（度），设为0度。

七，第7段

调谐质量阻尼器

---------------------- TUNED MASS DAMPER ---------------------------------------
False         CompNTMD     - Compute nacelle tuned mass damper {true/false} (flag)
"../5MW_Baseline/NRELOffshrBsline5MW_ServoDyn_TMD.dat"    NTMDfile     - Name of the file for nacelle tuned mass damper (quoted string) [unused when CompNTMD is false]
False         CompTTMD     - Compute tower tuned mass damper {true/false} (flag)
"../5MW_Baseline/NRELOffshrBsline5MW_ServoDyn_TMD.dat"    TTMDfile     - Name of the file for tower tuned mass damper (quoted string) [unused when CompTTMD is false]

解释:

CompNTMD: 计算机舱调谐质量阻尼器的标志，设为False表示不计算。选项包括true或false。
NTMDfile: 机舱调谐质量阻尼器文件的名称（引用的字符串），仅在CompNTMD为true时使用。此处设为"../5MW_Baseline/NRELOffshrBsline5MW_ServoDyn_TMD.dat"。
CompTTMD: 计算塔调谐质量阻尼器的标志，设为False表示不计算。选项包括true或false。
TTMDfile: 塔调谐质量阻尼器文件的名称（引用的字符串），仅在CompTTMD为true时使用。此处设为"../5MW_Baseline/NRELOffshrBsline5MW_ServoDyn_TMD.dat"。

八，第八段

Bladed接口

---------------------- BLADED INTERFACE ---------------------------------------- [used only with Bladed Interface]
"../5MW_Baseline/ServoData/DISCON.dll"    DLL_FileName - Name/location of the dynamic library {.dll [Windows] or .so [Linux]} in the Bladed-DLL format (-) [used only with Bladed Interface]
"DISCON.IN"    DLL_InFile   - Name of input file sent to the DLL (-) [used only with Bladed Interface]
"DISCON"      DLL_ProcName - Name of procedure in DLL to be called (-) [case sensitive; used only with DLL Interface]
"default"     DLL_DT       - Communication interval for dynamic library (s) (or "default") [used only with Bladed Interface]
false         DLL_Ramp     - Whether a linear ramp should be used between DLL_DT time steps [introduces time shift when true] (flag) [used only with Bladed Interface]9999.9   BPCutoff     - Cutoff frequency for low-pass filter on blade pitch from DLL (Hz) [used only with Bladed Interface]0   NacYaw_North - Reference yaw angle of the nacelle when the upwind end points due North (deg) [used only with Bladed Interface]0   Ptch_Cntrl   - Record 28: Use individual pitch control {0: collective pitch; 1: individual pitch control} (switch) [used only with Bladed Interface]0   Ptch_SetPnt  - Record  5: Below-rated pitch angle set-point (deg) [used only with Bladed Interface]0   Ptch_Min     - Record  6: Minimum pitch angle (deg) [used only with Bladed Interface]0   Ptch_Max     - Record  7: Maximum pitch angle (deg) [used only with Bladed Interface]0   PtchRate_Min - Record  8: Minimum pitch rate (most negative value allowed) (deg/s) [used only with Bladed Interface]0   PtchRate_Max - Record  9: Maximum pitch rate  (deg/s) [used only with Bladed Interface]0   Gain_OM      - Record 16: Optimal mode gain (Nm/(rad/s)^2) [used only with Bladed Interface]0   GenSpd_MinOM - Record 17: Minimum generator speed (rpm) [used only with Bladed Interface]0   GenSpd_MaxOM - Record 18: Optimal mode maximum speed (rpm) [used only with Bladed Interface]0   GenSpd_Dem   - Record 19: Demanded generator speed above rated (rpm) [used only with Bladed Interface]0   GenTrq_Dem   - Record 22: Demanded generator torque above rated (Nm) [used only with Bladed Interface]0   GenPwr_Dem   - Record 13: Demanded power (W) [used only with Bladed Interface]

解释:

DLL_FileName: 动态库的名称和位置，格式为DLL（Windows）或SO（Linux）。此处设为"../5MW_Baseline/ServoData/DISCON.dll"。
DLL_InFile: 发送到DLL的输入文件名称，设为"DISCON.IN"。
DLL_ProcName: 调用DLL中的过程名称，大小写敏感，设为"DISCON"。
DLL_DT: 动态库的通信间隔时间（秒），或设为"default"使用默认值。
DLL_Ramp: 在DLL_DT时间步之间是否使用线性斜坡，当设为true时引入时间偏移，设为false。
BPCutoff: DLL中对桨距低通滤波器的截止频率（赫兹），设为9999.9表示不使用。
NacYaw_North: 当迎风端朝北时机舱的参考偏航角度（度），设为0。
Ptch_Cntrl: 使用单独桨距控制（0：集体桨距；1：单独桨距控制），设为0。
Ptch_SetPnt: 额定以下桨距角设定值（度），设为0。
Ptch_Min: 最小桨距角（度），设为0。
Ptch_Max: 最大桨距角（度），设为0。
PtchRate_Min: 最小桨距速率（允许的最小值，负值）（度/秒），设为0。
PtchRate_Max: 最大桨距速率（度/秒），设为0。
Gain_OM: 最佳模式增益（牛·米/（弧度/秒）^2），设为0。
GenSpd_MinOM: 最小发电机速度（转/分钟），设为0。
GenSpd_MaxOM: 最佳模式最大速度（转/分钟），设为0。
GenSpd_Dem: 超过额定的发电机需求速度（转/分钟），设为0。
GenTrq_Dem: 超过额定的发电机需求扭矩（牛·米），设为0。
GenPwr_Dem: 需求功率（瓦特），设为0。

九，第九段

Bladed接口扭矩-速度查找表

---------------------- BLADED INTERFACE TORQUE-SPEED LOOK-UP TABLE -------------0   DLL_NumTrq   - Record 26: No. of points in torque-speed look-up table {0 = none and use the optimal mode parameters; nonzero = ignore the optimal mode PARAMETERS by setting Record 16 to 0.0} (-) [used only with Bladed Interface]GenSpd_TLU   GenTrq_TLU(rpm)          (Nm)

解释:

DLL_NumTrq: 扭矩-速度查找表中的点数，设为0表示不使用查找表并使用最佳模式参数。非零值表示忽略最佳模式参数并将Record 16设为0.0。

输出

---------------------- OUTPUT --------------------------------------------------
True          SumPrint     - Print summary data to <RootName>.sum (flag) (currently unused)1   OutFile      - Switch to determine where output will be placed: {1: in module output file only; 2: in glue code output file only; 3: both} (currently unused)
True          TabDelim     - Use tab delimiters in text tabular output file? (flag) (currently unused)
"ES10.3E2"    OutFmt       - Format used for text tabular output (except time). Resulting field should be 10 characters. (quoted string) (currently unused)0   TStart       - Time to begin tabular output (s) (currently unused)OutList      - The next line(s) contains a list of output parameters. See OutListParameters.xlsx for a listing of available output channels, (-)
"GenPwr"                  - Electrical generator power and torque
"GenTq"                   - Electrical generator power and torque
END of input file (the word "END" must appear in the first 3 columns of this last OutList line)
---------------------------------------------------------------------------------------

解释:

SumPrint: 是否将摘要数据打印到<RootName>.sum文件，设为True表示打印（当前未使用）。
OutFile: 确定输出将放置的位置：
- 1: 仅在模块输出文件中
- 2: 仅在胶合代码输出文件中
- 3: 两者都有
  目前设为1（当前未使用）。
TabDelim: 在文本表格输出文件中使用制表符分隔，设为True表示使用（当前未使用）。
OutFmt: 用于文本表格输出的格式（除了时间）。结果字段应为10个字符的长度。设为"ES10.3E2"（当前未使用）。
TStart: 开始表格输出的时间（秒），设为0（当前未使用）。
OutList: 列表中包含输出参数。可用输出通道的列表请参见OutListParameters.xlsx。
- "GenPwr": 电力发电机的功率和扭矩
- "GenTq": 电力发电机的功率和扭矩
END: 输入文件的结束标记，必须出现在最后一行的前3列。

总结

这个文件定义了NREL 5MW风力发电机在OpenFAST仿真中使用的各种控制参数和输出设置，包括变桨控制、发电机和扭矩控制、偏航控制以及Bladed接口的配置。通过这些配置，可以调整风力发电机的仿真行为和输出结果，以便更好地理解和优化其性能。