水平轴风力发电机刹车系统设计原理

本文对刹车系统的设计原理和主要工作参数的确定进行了理论探讨;较全面的阐述了结构设计方面的主要问题,结合实例给出了量的概念。     

风力发电机框架式塔架有限元分析

就风力发电机塔架静强度及固有频率的有限单元计算中，力学模型的建立方法和原理，讨论了有限单元类型的选取，并用图形和曲线显示了位移、振型，通过计算实例和实测结果，验证了塔架有限元模型的正确性。     

水平轴风力发电机气动分析

本文对水平轴式风力发电机进行气动力分析,为风力发电机可靠性设计,以及在风速变化情况下进行转速调整提供了依据。     

基于有限元的大型风力发电机轮毂的分析研究

本文中,通过UG软件的三维绘图功能创建了750KW大型风力机轮毂的实体模型,并采用有限元进行了静力学结构分析。计算出了轮毂的最大应力和最大应变。经过校核可知,最大值在材料的许用范围内。分析结果表明,通过ANSYS软件分析的结果与实际情况很接近。本文为后续设计出高性能的大型风机轮毂以及大型风力发电机机组的设计、优化提供一定的设计依据。     

风力发电机液冷冷却器的性能分析及优化

为了研究大功率风力发电机液冷冷却器中翅片结构形式对冷却器整体性能的影响,采用数值计算的手段,建立了平直、打孔、凸台三类翅片的数学模型,分析了不同雷诺数Re下翅片结构尺寸对换热系数h及阻力损失Δp的影响,并利用综合性能评价因子h/Δp~(1/3)对其评价。结果表明:随着长宽比a/b的增加,打孔翅片h呈先上升后下降的趋势,Δp则呈逐渐上升的趋势,而凸台翅片h呈先下降再上升的趋势,Δp变化与打孔翅片类似;通过综合性能评价因子h/Δp~(1/3)评价比较可得,打孔翅片相对平直翅片整体提升12.7%,凸台翅片相对平直翅片降低50%。可见风力发电机冷却器中,采用打孔翅片整体性能较好。     

并网双馈风力发电机组整机建模与仿真

为了充分地研究风速波动、风向变化和电网扰动等外部激励对于并网双馈异步风力发电机组影响,利用Simpack与Matlab/Simulink软件为仿真平台,搭建了某MW级风力发电机组联合仿真模型,并结合风电机组在实际运行中的控制策略,对各外部激励与机械系统之间的相互作用关系进行了深入的研究。通过在湍流风条件下的时域计算结果,分析了齿轮副动态啮合力,并求解了在不同外部激励作用下,塔筒产生的振动响应。研究结果为风力机可靠性设计和动态性能优化奠定了基础。     

大型风力发电机输出功率建模方法

输入风速的变化特点直接影响着风力发电机输出功率建模.采用非线性最小二乘法和差分进化算法计算参数,结合具备较高精度的启发式算法寻优构建,运用Logistic函数进行大型风力发电机输出功率建模研究,并对比分析不同方法对应风力发电机输出功率模型的建模精度.结果表明:非线性最小二乘法更适合所提模型参数计算,传统输出功率模型高精度源于模型中人为定义的额定功率值,Logistic函数输出功率模型无需人为定义额定功率值,在相同条件下该输出功率特性模型建模精度较优.     

风力发电机控制系统的剖析与总体设计

参考国外进口中型风力发电机，论述和剖析了定桨距中型风力发电机的机械、电气线路结构。并在此基础上分析了控制系统的输入输出关系、基本任务、状态转换，从而确定控制系统的硬件结构及软件流程的设计，以便为控制器的详细设计和开发提供依据。     

基于流固耦合的风力发电机结构特性分析

风力机结构尺寸的增大会导致气动载荷效应的作用更加明显,因此,采用流固耦合分析技术来研究气动载荷效应对风力发电机结构的影响。采用ANSYS Workbench软件搭建了流固耦合分析系统,经过流固耦合分析得到了不同风速下风力机周围气流分布规律、风力机表面压力分布规律、风力机变形和应力分布规律、风速与风力机叶片应力和变形之间的波动规律;仿真分析了考虑流固耦合与不考虑流固耦合两种情况下风力机的模态振型,为风力发电机的结构设计提供一定的理论参考。     

1 kW垂直轴风力发电机叶片静力分析

叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件之一,影响着风力发电机的能量转化效率及安全性.以1 k W垂直轴低风速风力发电机叶片为例,介绍了叶片的基本结构,采用Solidworks对叶片进行建模,分析叶片受力;使用Gambit及Fluent计算叶片在额定工况下所受的风力载荷,简化叶片结构,绘制计算网格,设定计算条件;利用Midas NFX有限元软件对叶片进行静力学分析.仿真分析结果表明:叶片与连杆连接处形变量最小,叶片两端最大,最大变形量为31.25 mm;叶片的受力在叶片与连杆的连接点处最大,最大应力值为69.26 MPa.通过分析计算,得出风电叶片的受力分布规律,为叶片结构的进一步测试和优化提供依据和参考.     

基于性能相似的浮式风力机水池模型试验叶片设计方法研究

大型海上浮式风力机在Froude相似环境下进行模型试验时,模型叶片因尺度效应影响难以满足推力要求.以一款6MW海上浮式风力机为例,介绍了一种设计模型叶片方法以满足水池模型试验要求.在Matlab中,利用模式搜索法优化工具包,结合美国可再生能源实验室(NREL)的全耦合软件FAST,借助广义动态尾流(GDW)理论重新设计了一款模型叶片,并对所设计的叶片进行了数值计算和CFD计算.计算结果能满足模型试验多种工况的推力要求,表明了该方法的可行性.     

海浪作用下的风力发电机组总体性能仿真

为研究海上风力发电机组在复杂多变且环境恶劣影响下整机的工作性能,使用仿真技术进行模拟分析.采用GDW动态入流理论进行风力机气动载荷计算分析,Airy线性波理论进行波浪载荷计算分析,建立风力机传动系统的MATLAB/simulink数学模型及ADAMS多柔体动力学模型,并将MATLAB/simulink控制系统模型同ADAMS进行风力机系统总体性能的联合仿真.对某厂家5 MW海上风力发电机的仿真数据同Bladed软件结果比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的总体性能.     

漂浮式海上风电机组动力学仿真分析

通过计算机仿真技术,分析深海漂浮式风力发电机组的动力学特性。首先分别建立海上浮式平台的水动力学模型和基于动态入流理论的风轮空气动力学数值模型,然后将其施加到由“风轮－机舱－塔筒－系泊系统”组成的多柔体系统动力学模型上,并由Fortran语言编程计算,将分析模型和结果导入到ADAMS进行可视化及后处理。最后,以美国NREL基本型5 MW风电机组数据为基础,对漂浮式风力机系统和近海的定桩式风力机系统进行动力学分析对比。研究结果表明：漂浮式海上风电机组在运行过程中,其浮式平台承受水动力而产生摇荡运动,气动载荷与水动力相互耦合对整机结构动力响应及功率波动有着明显影响。     

风轮机特性的模拟

分析了风轮机运行特性及其最佳风能利用原理,推导了风能利用系数、风轮机输出转矩的近似表达式,验证了采用直流电机的输出特性模拟风轮机的输出功率曲线的可行性,并给出了模拟系统的硬件结构.经过实验,该系统能够近似模拟风轮机的转矩一转速输出特性,为在实验室条件下进行风力发电系统的研究提供了一个实用的方法.     

风力机缩尺模型优化设计和偏航气动性能大涡模拟

基于NSGA?Ⅱ多目标优化算法,综合考虑推力和功率相似,开发了一种新的风力机缩尺模型气动设计方法。通过优化设计,建立了1∶200国际能源署（IEA）大型风力 机（IEA?15 MW）缩尺模型。基于该模型,采用大涡模 拟（LES）方法,研究了不同大气边界层（ABL）来流条件下偏航风力机的气动特性。研究结果表明,风切变和塔影效应会引发旋转叶片气动力的周期性波动;偏航操作能够减小风力机的轴向气动力,但会引入额外的俯仰力矩和偏航力矩,特别是在高风切变和湍流度时更为显著;转子气动力的脉动值基本与来流湍流强度呈正相关。     

风电机组塔筒结构绕流风场的数值模拟研究

为研究风电机组塔筒结构的气动力特性,基于ANSYS软件,建立了塔筒结构的简化模型并对其进行绕流风场的数值模拟分析,主要探讨了塔筒结构表面风压分布特征,风场风速、湍流度及不同高度比对塔筒表面风压分布的影响.结果显示,圆锥塔筒结构背风面在绕流作用下沿高度方向由上向下形成连续几个回流区,导致背风面受到正压作用;不同风速只有对塔筒背风表面压力大小有较之明显影响,而对塔筒迎风面及侧风面压力大小影响很小;湍流强度对模型表面风压系数大小有不同程度的影响,随着湍流强度的增加,模型侧面(大部区域)、背风表面的压力绝对值相应减小;不同高度比对模型表面风压分布有显著影响.研究结论可为风力发电机塔筒结构的设计提供参考.     

基于异步电动机的风力机风轮动态模拟方法

为提高风力发电机系统的控制性能，设计了一套风力机风轮的动态模拟装置，该装置具有与实际风力机风轮相同的机械特性，可用于设计、评价和测试实际的风力发电系统．假设负载在单位采样时间内恒定，模拟控制器根据电机反馈速度估算出每个采样时刻的负载值，由风力机风轮的特性计算出实际风轮的输出加速度，再与计算出的风轮加速度相比较，算出异步电动机的电磁转矩指令，采用直接转矩控制策略控制变频器，以调节异步电动机的电磁转矩．仿真结果表明，用该方法估算的负载值与实际负载相差很小，模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮的基本一致．     

风速对风机叶片三维旋转雾凇覆冰特性的影响规律

风力发电机在寒冷地区受覆冰灾害影响严重,导致风机发电量减少、叶片断裂等问题,造成巨大经济损失和安全隐患。但现有研究对旋转大型风力发电机叶片三维覆冰特性的研究还不充分。本文以5MW大型风力发电机为研究对象,在旋转参考下利用欧拉-欧拉法求解叶片外部气液两相流分布,通过局部碰撞率计算和覆冰边界重构模拟叶片表面三维覆冰增长过程,以建立风力发电机叶片三维雾凇覆冰模型,深入探索风速对风机叶片三维旋转雾凇覆冰特性的影响规律。结果表明:叶片雾凇覆冰主要集中在迎风侧前缘,并且沿叶展方向覆冰厚度逐渐增大;随着风速变化,覆冰质量和覆冰增长速率随着风速增大均呈现先增后减的趋势;覆冰区域随着风速增大开始从背风侧向迎风侧偏移,在叶尖处偏移更明显;在叶根处,风速变化对覆冰厚度几乎没有影响,但在叶中和叶尖处,风速越大,覆冰厚度先快速增大后缓慢下降。本文研究结果可为冬季风电场的覆冰防护和预测提供理论指导。     

海上风电的若干关键技术综述

海上风力发电是风电产业未来的主要发展方向.着重对海上风电所涉及的若干关键技术及发展情况进行了论述与分析,包括发电机设计及新结构研究、叶片材料选择与翼型设计、桨距控制技术、冷却系统设计技术及新进展、变流器及其控制器技术、风机塔架设计关键技术与基础结构选择、输电并网系统架构和风机状态监测技术等.采用大型直驱/半直驱风机、封...