失速型风力机Matlab模型及仿真

采用叶素动量理论进行风力机气动力学的计算分析,建立了传动系统以及发电机部分的数学模型。并在Matlab中计算气动载荷,利用提出的Matlab仿真模型,对某失速控制型风力发电机组进行了仿真计算。该仿真模型可以用于对风力发电机组的进一步优化设计、优化控制。     

基于风速估计和风剪切的风力发电机组变桨距控制

为提高大型风力发电机组捕获风能的能力,改善其主要零部件受荷载情况,提出基于有效风速估计和风剪切的风力发电机组独立变桨距控制策略.以某5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对传统统一变桨控制策略和独立变桨控制策略进行仿真比较.结果表明:相对于统一变桨距控制策略,独立变桨距控制策略不但能满足维持风力发电机组输出功率额定值稳定的要求,而且使发电机组主要零部件的受荷载情况得到明显改善.     

低温环境风力发电机组的选型分析

低温对风力发电机组影响很大,选型不当会产生不可预料的后果.本文从风力发电机组的出力、主要零部件、油品、风轮叶片几个方面分析低温的影响.工程实例分析低温情况下,风力发电机组的具体选型.给出低温折减系数、空气密度修正系数的计算.     

风力发电机组系统建模与仿真

为解决风力发电机组所受工况瞬态多变且工作环境恶劣影响,建模分析了复杂、多变量、非线性的不确定系统.用叶素动量理论进行编程并集成到MATLAB/SIMULINK中,进行风力发电机组的气动性能计算,电机部分也在MATLAB/SIMULINK中建模,从而提出了一种基于MATLAB的失速型风力发电机组的动态仿真模型,模型中考虑了风力发电机组各部件之间的耦合作用关系及电机对风轮转速的耦合影响.利用提出的MATLAB仿真模型,对某失速控制型600 kW风力发电机组进行了仿真计算,试验结果验证了该模型的正确性.该仿真模型可以用于对风力发电机组的进一步优化设计、优化控制.     

基于BLADED软件的大型风力机叶片气动分析

基于BLADED软件,根据德国GL2003国际标准,对应用于GL3A风场的某款1.50 MW大型风力机叶片的气动额定功率、风能利用系数、疲劳载荷、极限载荷等进行分析。研究结果表明:在与某款1.65 MW风力发电机组匹配时,该叶片在风速为11.0 m/s时的额定功率能达到1.65 MW;在叶尖速比为7.8～11.4时,其风能利用系数均在0.460以上,在叶尖速比为9.5时,其最大风能利用系数可达0.486,表明该叶片具有较好的气动性能和较宽的风速适应范围;其叶根等效疲劳载荷为2.107 7 MN.m,叶根极限挥舞载荷为4.614 6 MN.m,均比该叶片载荷的原设计值小,说明其应用是安全的。     

兆瓦级风力机组偏航齿圈螺栓联接强度分析

建立兆瓦级风力发电机组偏航过程动力学模型和偏航齿圈与塔架法兰处螺栓联接三维模型并运用Hypermesh软件处理,在ABAQUS中建立螺栓接触模型,取预紧力为屈服极限σp0.2的60%~80%对螺栓联接偏航过程静力学性能进行分析。研究结果表明:通过对比不同预紧力工况下得出的应力强度与疲劳强度,提出可供参考的预紧力Fv取值范围;当且预紧力为0.7σp0.2时,螺栓及其连接件应力应变最理想,在仅受预紧力和加载极限载荷后最大应力分别为712.5 MPa和733.4 MPa,工作应力下的安全系数SF=1.28,满足强度设计要求,为该兆瓦级风力发电机组偏航齿圈螺栓联接及其他连接系统的应力强度校核、疲劳分析等提供参考,便于进一步优化设计。     

极限载荷下风力发电机轮毂损伤分析

针对传统风力发电机轮毂服役载荷环境的不确定性和多样性,在极限载荷下进行风力发电机轮毂损伤研究和结构优化.首先,按叶片坐标系对轮毂模型施加极限载荷,得到轮毂应力云图,求解轮毂在极限工况下的强度;然后,结合S-N曲线和Miner累积损伤准则对轮毂等效应力进行平均应力修正,求解轮毂表面的损伤变化规律;最后,对轮毂结构进行结构拓扑优化,并对优化后的轮毂进行重新建模和静强度分析.结果表明:结构优化后轮毂质量减少9.2%,满足强度要求,为后续轮毂结构优化提供理论基础.     

浅析风电场微观选址中的几个关键技术

随着风电技术的不断进步,风力发电场的建设增加了电能的供应,极大地缓解了电力供需的矛盾,且风力资源属于可再生资源,无污染,因此在近年来受到各个国家的重视。风电场微观选址则是在宏观选址中选定的小区域中,考虑由风场环境引发的自然风的变化及由风力发电机组自身所引发的风扰动(即尾流)因素,确定如何排列布置风力发电机组,使整个风力发电场年发电量最大。该文从地形和地貌、风力发电机组尾流、排布效率以及载荷风况等几个关键技术对微观选址的影响做了简单的剖析。     

风力发电机组扭转振动分析

针对风力发电机组的扭转振动,建立了非均质变截面风力发电机组模型,采用微分求积法计算了风力发电机组扭转振动的固有频率,引入切变模量变化系数和截面变化系数,求解了切变模量变化系数和截面变化系数对风力发电机组扭转振动固有频率的影响。结果表明微分求积法求解精度较高,计算量小,易于在计算机上实现。风力发电机组塔筒转动惯量与机舱和风轮转动惯量比值一定时,风力发电机组扭转固有频率随切变模量变化系数和截面变化系数的增大均减少,且当该比值较小时,切变模量变化系数和截面变化系数对风力发电机组的扭转固有频率影响均很小。结果对风力发电机组的设计具有一定指导意义,能够有效的减少风力发电机组由于振动引起的附加应力,从而保证风力发电机组的安全运行。     

浅析风电塔架法兰制造要点

风力发电机组塔架法兰是风力发电设备的重要零部件。本文阐述了风电机组塔架法兰的技术特征、生产工艺及质量控制的关键工序,论述了风力发电机组塔架超大直径环锻法兰制造及质量控制要点,总结了风电法兰生产加工中的经验及注意的问题。     

大型风力发电机组叶片故障诊断分析

大型风风力发电机组叶片长期运行在高空恶劣的自然环境下,承受随机交变的风载荷,叶片随时可能会出现噪声、振动、断裂、损伤等故障,造成机组不同程度的危害,因此通过无损检测技术和基于振动的模态分析损伤识别方法对叶片进行故障诊断分析,及时有效地发现故障并处理,保证叶片正常进行,对提高机组安全经济运行具有重要的意义。     

风力发电机位移监测研究

为了保证风力发电机组可靠稳定运行,降低机组的运行维护成本,目前风电机组基本都安装了状态在线监测系统(CMS),国内对于风力发电机轴承、齿轮箱的振动监测技术日趋成熟,对风力发电机组的健康运行起到了一定的保障作用;但是引起风力发电机组振动的原因是复杂多样的,除去轴承、齿轮箱设备自身材质与加工质量原因,现场的安装、调试等因素也会引起风力发电机组的振动加剧。本文提出了一个全新的方式,通过对风力发电机组发电机位移的监测,定量研究风力发电机组安装、调试等因素对风力发电机组运行的影响。     

风力机组关键部件运动学与动力学仿真研究

以风力发电机组为研究对象,采用动量叶素理论计算叶片在不同风速下的气动载荷,在三维软件Solidworks中建立了叶片、轮毂、机舱和塔架等关键功能部件的三维模型,在Ansys中对叶片和塔架进行柔性化处理,生成叶片和塔架的MNF文件,建立了风力机组关键功能部件的ADAMS刚柔耦合多体系统动力学模型.将计算的载荷均匀加载到风力机组的叶片上,对风力机在风速由5 m/s变化到25 m/s的过程进行仿真,得到叶片和塔架的振动变形特性曲线.该仿真能够很好地模拟风力机的振动变形特性,为风力机的虚拟样机仿真提供了一种可行的方法.     

MY准则解析部分均布载荷下简支圆板极限载荷

用平均屈服(MY)准则,对在部分均布载荷作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得了极限载荷的解析解.与Tresca,Mises屈服准则预测的极限载荷比较表明,MY屈服准则预测的极限载荷介于Tresca解和Mises解之间,且随着载荷施加半径Rl的增加,三解的差别减小.极限载荷与载荷施加半径Rl,圆板半径R以及板厚h之间的变化关系为:极限载荷随着Rl和R的增加而减小,随着h的增加而增加.     

复杂海况下风力发电机建模与动态特性仿真分析

考虑到海上风力发电机可能会受到冰载荷的影响,将随机冰力函数模型添加到风力发电机模型中,利用莫里森方程模拟海浪作用,建立复杂海况下多体动力学联合仿真模型,进行多场耦合作用下的风力机动力学特性分析,以此评估风力机系统在复杂工况下的运行风险。结果表明:风力机塔顶位移的波动主要受风载的影响;波浪、海冰对塔基载荷性能影响较大,会使塔筒产生持续振动并引发疲劳破坏,风冰联合作用时振动更为剧烈;由于海冰的持续撞击作用会使塔基载荷普遍大于无海冰作用情形,因此,针对海冰工况下风力发电机的设计要有所修正及完善。     

一种风力发电机组状态监测系统的设计与实现

针对风力发电机组运行参数,利用SOPC技术实现了在FPGA上对其主控系统的软、硬件设计,并移植了μC/OS-II实时操作系统,方便多任务的管理,实现了实时显示风机状态信息、超过设定阈值时及时语音预警,保证了风力发电机组安全、可靠的运行.通过对模拟系统进行测试,整个系统工作状态良好,可以准确地对风力发电机组进行监测.     

兆瓦级风电机组传动链振动远程在线测试

传动链作为风力发电机组的主要部分,工作在柔性塔架支撑、风向和载荷多变等恶劣的环境下,其振动特性好坏直接影响风机可靠性和使用寿命,成为风电机组最薄弱环节。论文基于SKF的WindCon智能采集系统,以某兆瓦级风力发电机组为例,在正常运行和启、停工况下对传动链的振动进行远程在线检测,得到传动链在各运行工况下的振动特性,并揭示其动态特性变化规律。测试结果表明传动链振动较为复杂,主要表现为系统低频扭转振动和弯、扭、摆构成的复合振动,传动链中主轴、齿轮箱等振动频率主要由转频和各级齿轮啮合频率尤其是高速级齿轮啮合频率构成,并存在被转频调制现象。     

风力发电机组动平衡系统

为解决风力发电机组转子不平衡问题,开发了风力发电机组动平衡系统。该系统考虑了风机转速低、转速不稳定的特点,可对风力发电机组进行现场动平衡及状态监测。实验验证表明,风力发电机组动平衡系统可有效地降低风机的不平衡响应。     

并网定浆型风力机改变叶片安装角对输出功率的影响

本文针对水平轴定浆型风力发电机组,应用空气动力学及风力发电机组叶片在空气中的受力情况进行分析,认为通过合理调整水平轴定浆型风力发电机组的叶片的安装角,能够有效改变增加风力发电机组的输出功率,改变风力发电机组的发电量。在实践中,实际对750KW定浆型风力发电机组叶片安装角进行了调整,通过近两年时间的同期统计数据的分析,发现在不同风速下,输出功率（发电量）会有不同比例的增加,增加范围在额定功率的0．8％至4．7％之间。     

基于变速变桨距的MW级风力发电机组的建模研究

为了实现MW级海上风力发电机组受外荷载及机电作用耦合下的数值仿真,对风力机叶片、塔架等柔性体进行简化,在有限元软件中建立三维模型,并进行模态分析,在多体动力学软件下建立齿轮箱、轮毂及变桨机构的三维模型,并进行装配,使风力发电机组的几何特性、结构特征和装配关系保持不变,以便进一步研究塔架及叶片在耦合荷载作用下的动力响应。