大型风电机组发展现状与关键技术

本文在分析风能资源、政策法规、风电技术和发展潜力几方面的基础上，重点阐述了大型风电机组国内外发展现状及存在的问题，指出了实现大型风电机组国产化的关键技术。     

大型风电机组状态监测系统研究

该文结合大型电机组运行工况实际,以通信技术、网络技术和检测技术为基础,采用微型计算机作为主机,利用PLC作为从机,发挥其强大运算和逻辑功能,通过完善的软件与硬件相结合,构成风力发电机组的状态监测系统。     

大型风电机组组合式塔架结构优化设计

为解决传统单管风力发电塔架在大型风电机组应用中加工、制作、安装和运输成本大幅上升的问题,提出一种新型组合式塔架结构,并对其进行结构优化设计.该塔架上部为传统单管式塔架,下部为四角钢十字形组合截面塔柱的格构式塔架.通过对四角钢十字形组合截面的轴压极限承载力进行分析,得到组合截面的稳定系数曲线.基于粒子群算法,综合考虑应力、频率和长细比约束等因素,对下部格构式塔架的形状和杆件截面进行优化.分析结果表明,组合式塔架结构可以解决传统单管式风力发电塔架的运输问题,且用钢量节省约34%.     

大型风电机组关键承载部件主动阻尼降载优化控制

为降低大型风电机组关键承载部件的载荷和疲劳损伤,通过施加主动阻尼控制来进行降载,从而延长机组关键承载部件寿命。首先从理论上分析主动阻尼控制的基本原理与其关键控制参数,并应用FAST与MATLAB的联合仿真平台分别对叶片、塔架、传动链施加主动阻尼控制进行仿真,根据仿真结果分析了5 MW风电机组关键承载部件主动阻尼控制的有效性。然后设计在现有变桨功率控制环上加入主动阻尼控制环的独立变桨控制策略,同时建立一种适用于载荷控制效果评估的疲劳损伤计算方法,利用遗传算法以风机关键承载部件疲劳经济损失最小为目标进行各主动阻尼控制器与独立变桨控制器参数的联合优化。最后对算例机组进行了独立变桨载荷控制仿真,仿真结果表明,所设计的独立主动阻尼控制策略与参数优化方法在不影响功率控制的同时能够降低关键部位的疲劳载荷,并且能够取得最优化控制效果。     

风电机组故障诊断研究

近几年,风力发电及其技术发展迅速,由于工作环境恶劣,风电机组故障发生率提高,故障诊断成为一个重要的研究课题,该文结合风电机组典型故障分析,提出了一种尝试方法。     

控制混沌的研究现状与展望

综述了近年来在控制混沌这一非线性动力学新领域的研究进展．介绍了控制混沌的目标、意义及研究概况;阐述了控制混沌的几类主要方案的内容、特点及应用,方案包括输送控制、镇定控制和自动化技术的应用;分析了各类方案的现状,并展望了控制混沌的发展趋势．     

风电机组控制系统控制方案的确定

风能是一种清洁能源,但风电机组系统结构的合理性和控制系统的稳定性直接影响风能发电的效率。风电机组结构复杂,本文着重从风电机组的结构和控制系统选择为主线,对控制系统多种方案进行比较与选择,进而达到使风电机组控制系统稳定性与高效工作的目的。     

北车风电海上风电机组概念设计研究

针对北车风电发展战略及发展现状;分析了国内外现有大功率海上风电机组的情况;分析了海上风力发电机组的技术难点、设计要求;提出了北车风电海上风力发电机组概念设计的途径和方法,并对几种海上风电机组概念进行了分析;对北车风电海上风电机组的设计提供思路和建议。     

风电机组气动载荷研究

风电机组的气动载荷计算极其复杂,涉及电器、结构及气动等多个方面,而且这几个方面的耦合作用会使问题更加复杂。为了仿真研究机组的气动载荷特性,本文联合应用TurbSim,AeroDyn及FAST软件,综合考虑电器、结构及气动等三个方面及其耦合影响,仿真研究风电机组的载荷动态。     

最大功率跟踪控制下大型风电机组的轴系扭振分析及抑制

随着风电机组向大型化和轻量化发展,机组传动轴扭振现象加剧,风机轴系扭振的研究变得越来越重要。该文分析了3种常用的风机最大功率跟踪控制方法下系统轴系扭振模态,发现利用发电机转速反馈的不同控制方法,都能够提升传动轴阻尼。据此提出了一种最大功率跟踪控制的改进方法,该方法在原有转矩指令的基础上叠加了传动轴扭振抑制指令,在保证最大功率跟踪的同时抑制了风机传动轴扭振。通过软件仿真,验证了上述理论分析以及改进方法的有效性。     

液力调速风电机组变速恒频双模控制

针对液力调速风电机组应用常规控制方法难以实现恒转速精确控制问题,提出了基于模糊PID控制的双模控制方法.根据液力调速系统的传动原理、设计参数和特性,建立了其动态数学模型,给出基于该传动方式的变速恒频(VSCF)控制方法.结合开环及闭环控制,设计了双模控制系统并给出了频率切换策略.以2MW风电机组为例,利用Matlab/Simulink对机组恒功率工况进行仿真分析.仿真结果表明:基于模糊PID控制的双模控制系统能够准确控制同步发电机恒转速,具有更高的控制精度.     

依托产学研战略联盟攻克大型风电机组及关键部件技术

近年来,随着经济的发展,全球性的能源紧张已经凸显,并成为制约世界经济增长的主要因素之一,各国都在加大力度进行可再生能源的开发和利用,特别是在风力发电方面,随着相关技术的发展,已基本具备商业开发的价值。广东省中山市明阳电器有限公司自2006底开始致力于大型风力发电机组的研发。在加大企业自主研发力度的同时,通过与北京航空航天大学、清华大学、华南理工大学等高校共建产学研     

风电机组吊装优化设计

通过对国内常见风力发电机组吊装平台、场内道路、吊装机械及吊装平面布置的分析及实例介绍,提出相应的优化方案及措施,减少业主投资及施工成本。     

风电机组防雷击保护

随着风电机组单机容量的不断增大,遭受雷击的问题越来越严重。分析了风电机组易遭受的雷电危害形式、防护途径和原则,通过具体的措施阐述风力发电机组的外部防雷和内部防雷技术。     

风电机组增速箱制造技术研究与进展

增速齿轮箱作为风力发电设备的核心部件,其制造质量是保证机组整体性能的关键。风电机组增速箱制造是一个涉及多学科的综合性技术,应充分利用现有技术条件,深入研究工艺基础理论,完善工艺控制方法,促进新技术、新工艺、新材料的应用,真正实现数字化精益制造。文章针对风电机组增速箱结构特点和使用工况,结合工程生产实践,总结风电齿轮箱的工艺技术要求和特点;分析风电齿轮箱齿轮、箱体及行星架等关键零部件的制造技术现状及存在的问题,提出提高加工效率和控制热处理变形的措施,最后介绍风电齿轮箱测试技术。文章对指导风电增速箱制造具有一定工程应用价值。     

风电机组动态特性仿真方法研究

为了能够准确建立风电机组仿真模型,将风电机组模型分解成三部分,分别采用MATLAB、AeroDyn及FAST三个模型软件进行建模,其中AeroDyn用于建立气动模型,FAST用于建立机组结构模型,MATLAB用于建立控制模型,同时AeroDyn模型及FAST模型嵌入MATLAB控制模型中.尽管该建模方法应用软件多,但是没有增加模型复杂度,而且能够统一平台,集中控制,又能简化系统控制.通过实验对比验证,证明该建模方法有效.     

风电机组试验台的设计与改造

风电产品质量是关乎风机企业生存发展的重要因素,为了避免质量问题导致二次吊装,必须对风电机组进行工厂测试和功率试验。因此,搭建一个功能完善、操作便捷、安全可靠的风机试验台已成为工厂建设的首要任务。该文根据2.0MW风机试验台的两次项目实施方案和经验,对试验台的结构进行简要介绍,并论述了改进方案和改进效果。     

双馈式风电机组的自适应Super-twisting功率控制

针对使用双馈式感应发电机的风电机组易受电网电压波动、外界风速干扰影响等问题,提出了一种自适应Super-twisting功率控制方法。该方法实现了风电系统随着系统工作的区域(由风速大小所决定)而变化,即在部分负荷区域优化有功功率,在全负荷区域限制有功功率。同时在不同的区域根据需要调节无功功率达到补偿功率因数的控制目标。该方法具有易于实现、鲁棒性强的优点和自适应控制增益可调的特点,适用于带有外界干扰以及参数时变的非线性系统。通过仿真证明,以该方法设计的控制器应用于双馈式风力发电系统中控制有功功率和无功功率具有良好的鲁棒性能,且抖振得到降低,滑模变量在有限时间内迅速收敛于滑模面。     

大型风电机组滑动式偏航系统制动过程机电耦合特性规律

偏航系统是连接风电机组叶轮与塔筒承载部件,其偏航运动受气-机-电-液耦合作用,通过对偏航系统机电特性分析,开展了偏航力矩载荷力学分析计算,基于四种典型的极限工况,对工况发生历程中偏航力矩变化规律进行分析,重点对偏航运行制动及偏航静止制动特性进行研究,研究表明：电机制动速度控制阀值、制动响应时长、尾部制动时长是滑动式偏航系统制动特性主要考虑因素,确定滑动系统配合以变频控制偏航方式,采用失电制动模式为最优选择,制动电机速度可降低至35%。而在偏航静止制动状态下,相比于驱动个数的增加,制动力矩增大对改善偏航滑移最为明显,产生偏航瞬时发生转动角度更小,但输出小齿冲击受载更大。