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。     

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。     

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。     

基于PCA-FSEM方法的风力发电机可靠性研究

针对西北某风电场相关运行数据,对风力发电机进行可靠性研究.考虑运行数据之间相关性和冗余度,采用主成分分析(PCA)法进行降维,选取部分关键可靠性指标且根据关键指标运行数据,结合模糊理论建立可靠性评价模型,并选取部分风力发电机运行数据进行模型验证.结果表明,PCA法提取主成分累积方差贡献率为87.585%,可综合表述风力发电机的可靠性信息.单一可靠性指标评价时,虽然B02单机可利用率高达98%,但总发电量最低,虽然A04单机可利用率最低,但发电量较高,说明单一可靠性指标评价时存在误差.A05、B03单机各项指标均高,实际运行状态良好,发电量高,说明综合可靠性更高,与研究结果一致.因此,基于PCA模糊理论建立的风力发电机可靠性模糊理论评价模型(FSEM)符合实际运行状态,对定量评估机组可靠性具有指导意义.     

基于参数化建模的风力机叶片性能分析

针对现有850kW风力机叶片,分析其材料、结构及铺层状态,对比传统叶片有限元模型,将描述叶片主要结构的弦长、扭角采用分段函数形式表达,采用MATLAB编程并结合ANSYS二次开发建立风力机叶片参数化几何模型.基于动量-叶素理论的BLADED软件计算叶片各截面处的极限载荷,并于叶片分段施加载荷增量.动力学分析得到叶片前三阶挥舞和摆振频率及一阶扭转频率,其与实测固有频率比较,分析并验证叶片于共振区外运行.静力分析得到叶片挥舞位移及关键部位应力分布,通过最大应力准则和蔡-胡(Tsai-Wu)准则对翼面进行强度校核(其他部位同理校核),表明叶片在极限状态下仍能保持安全运行.该研究描绘了叶片主要力学性能,为叶片进一步优化奠定了基础.     

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．     

风力机翼型挥舞摆振非定常气动特性分析

参考实际运行状态下的风力机翼型,应用动网格并采用kω-SST湍流模型对NREL S809翼型在Re=1×106情况下的翼型振荡进行了数值模拟,同时分析了挥舞、摆振及二者耦合振动对风力机翼型气动性能的影响.结果表明:相同振幅和频率下,翼型挥舞比摆振引起的气动力波动大得多;翼型未达到失速时,翼型吸力面的流动分离可以使翼型获得额外的升力;挥舞的振幅或频率较大时,翼型会发生失速,且来流攻角越大,挥舞使得翼型更易发生失速;在挥舞-摆振耦合引起的翼型气动力变化中,挥舞起主导作用.     

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.     

基于自由尾迹法小翼气动特性分析

基于(势流)涡方法开发了水平轴风力机叶片设计优化程序,采用自由尾迹模型对增加小翼后的叶片气动设计性能进行初步分析,研究了风力机设计工况下,小翼对气流涡位置及诱导速度分布等气动性能参数的影响,对比分析了增加小翼后功率输出情况。结果表明,增加小翼后风力机叶片在设计工况下功率系数有明显增加,可以考虑将叶尖小翼作为已安装风机功率提升的解决方案之一。     

基于广义回归神经网络的风电机组性能预测模型及状态预警

提出了一种基于广义回归神经网络（GRNN）的风力发电机组性能预测及异常状态预警方法。通过分析运行中影响风机主轴转速和发电功率的主要因素,确定了性能预测模型的输入和输出参数。运用SCADA系统的真实历史数据,采用广义回归神经网络（GRNN）建立了风电机组的性能预测模型,通过比较模型的预测精度对GRNN的平滑因子进行了优选。以此模型为基础,采用滑动数据窗方法实时计算风电机组转速和功率的残差评价指标,当评价指标连续超过预先设定的阈值时,则可判断风电机组状态异常。采用某实际风电机组若干历史故障发生前后的真实SCADA数据进行模拟,验证了方法的有效性。     

基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟

为了准确确定作用于桨叶和塔体的风荷载,研究了基于物理机制的风力发电高塔系统风场模拟问题.依据随机过程的随机函数描述,提出了基于物理机制的旋转Fourier互谱,有效地考虑了桨叶旋转效应和桨叶上不同点风速之间的相关性.然后,对旋转Fourier谱(随机Fourier谱)作逆Fourier变换,实现了桨叶(塔体)的风场模拟.最后,结合典型的1.25 MW三桨叶变桨距风力发电高塔系统,进行了纵向风速场数值仿真研究.算例表明,该算法可以准确地模拟给定风环境的风力发电高塔系统脉动风速时程.     

基于激光雷达的风力机偏航误差纠正策略研究

本文在分析了现有测风系统不足的基础上,通过风洞实验验证了不同入射角来流风速对风速仪测风的影响,证明了现有风速测量的不准确性。在此基础上提出了激光雷达风轮前方测风系统,根据电量损失的百分比和偏航误差的余弦平方关系曲线,通过在风电场安装激光雷达,收集激光雷达和现有测风系统(机舱后方气象架和测风塔)的风况数据,对数据进行相关性及拟合分析,得出现有测风系统所测量风向的偏差值。通过在人机界面(HMI)中修正此偏差值可以减少功率损失。     

用BP网进行变速风力发电机组控制分析

传统的控制需要精确的风力发电机的数学模型,而因为空气动力学的不确定性和电力电子的复杂性,使风力机系统精确模型难以建立,特别是在风速突变以及有扰动存在时,风力机的控制和分析很复杂;为了克服这一困难,用神经网对变速风力发电机组进行控制;设计功率系数曲线的BP网模型及最佳桨距角的BP网模型,在低风速时跟随风速获得最大功率系数,高风速时保持功率最大并在允许范围内.在MATLAB环境下给出了用BP网对变速风力发电机控制的仿真模型和仿真结果,显示采用神经网控制器控制有很好的抗风速突然波动的作用,能有效地抑制扰动.     

基于直流电动机电流闭环控制的风力机特性模拟

风能是一种无污染、可再生的绿色能源．开发风能,大力发展风力发电是解决世界能源危机的一个行之有效的途径．风力机模拟是在实验室环境下研究风力发电的前提．本文首先分析了风力机的功率、转矩特性,指出风力机模拟的要求在于模拟转矩一转速特性．针对现有风力机模拟方法的不足,提出一种基于BUCK调速电路的直流电动机电流闭环控制的模拟方法．并进行了模拟试验,模拟结果与风力机理论曲线吻合,表明该方法是一种简单可行的风力机模拟方法．