磁悬浮风力发电机技术现状及未来展望

对磁悬浮风力发电机结构及工作原理进行了介绍,论述了磁悬浮风力发电机主要关键技术:风轮叶片的设计、支撑技术、风力发电机技术、控制技术、能源储存技术现状;进一步比较了水平轴和垂直轴磁悬浮式风力发电机进性能;并展望了磁悬浮风力发电机的未来。     

一种垂直轴风力发电机结构设计

垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比,具有起动风速低、风能利用率高等诸多优点和广阔的市场应用前景。本文介绍了一种垂直轴风力发电机的主要结构特点及其设计方法,对垂直轴风力发电机进行结构设计并应用于产品的设计进行了阐述。     

一种基于lightGBM框架改进的GBDT风力发电机叶片开裂预测方法

风力发电机叶片开裂直接影响风力发电机运行,采用梯度提升决策树算法与基于lightGBM框架改进的梯度提升决策树算法对风力发电机叶片开裂进行预测。对比分析了预测准确度与可行性。基于lightGBM改进的梯度提升决策树算法分析的风力发电机运行数据得出的预测结果优于梯度提升决策树算法,且对于风力发电机叶片开裂预测准确度较高,并具有实用价值。同时该算法能够大幅降低样本中的无效数据,减少计算量。其独立特征合并能够使得划分点特征数量降低,提高风力发电机叶片开裂预测的准确性。最后,风力发电机叶片开裂预测实验结果表明,基于lightGBM改进的梯度提升决策树算法取得了更好的预测结果,计算量更小且能够准确预测风力发电机叶片开裂故障。     

兆瓦级永磁直驱风力发电机瞬态场分析

永磁直驱风力发电机是风力发电的中核心装备,其设计分析具有重要意义.分析了永磁同步电动机转子磁极结构和永磁材料性能,利用Ansoft软件对兆瓦级永磁直驱风力发电机进行瞬态场电磁分析.得到了空载、负载运行时永磁直驱风力发电机磁场分布.为永磁直驱风力发电机的设计提供有效参考.     

基于改进的瞬态传递矩阵法的风力发电机转子建模与分析

风力发电机转子的动力学特性是风力发电机组的关键性能.为解决风力发电机转子动力学有限元仿真的时效问题,本文提出改进的瞬态传递矩阵法分析风力发电机转子瞬态响应.以变截面轴段方式改进轴段单元加速度传递矩阵,使其适用于锥形支撑结构类型,采用Riccati分块矩阵递推,获得计算风力发电机转子的瞬态传递矩阵法.最后,作为算例,对一划分为19个轴段的风力发电机转子作了计算,并与Runge-Kutta法进行对比,验证了本文方法的高效性.     

直驱轮式轴向磁场永磁风力发电机的研究

从降低成本、提高可靠性以及便于维护出发,提出了一种新型直驱轮式轴向磁场风力发电机组,将风力发电机、叶片支撑结构和叶片形成一个整体的紧凑型风力发电机组.分析了用软磁复合材料(SMC)材料作为轴向磁场风力发电机定子材质的可行性.对轮式轴向磁场永磁发电机关键部件进行了设计,对主轴和转子盘进行了结构分析.通过得到的受力图与计算结果,验证了各部件机械结构设计的合理性,为新型风力发电机的研发提供了研究基础.     

风力发电机部件绿色选型综合评价方法

为节约风力发电机成本,通过从多个维度权衡风力发电机综合效益、处理定性指标与定量指标的关系、解决定性指标主观因素过大的问题,针对风力发电机部件进行初步选型,确定了需要绿色选型的4种部件,即发电机驱动、变桨、偏航、主传动.基于可持续性评价框架,在全生命周期评价的基础上引入全生命周期成本分析,针对风力发电机制造、安装、使用过程的不同特点引入技术因素,建立部件绿色选型综合评价指标体系.从3个维度分别收集和计算风力发电机部件评价指标值,其中采用切削比能的方法解决加工过程能量消耗数据缺失的问题.在此基础上构建可持续性综合评价模型,建立风力发电机部件评价目标,采用蚁群算法优化最合适的参数.用优化后的模型参数对风力发电机可选部件进行评价,选取综合效益指标最高的部件用于设计和生产.     

风力热泵经济环保性能分析

建立了包括风力发电机模型、蓄电池模型、热泵模型、建筑物动态负荷计算模型及典型年气象数据库在内的风力热泵年度性能分析模型,以青岛地区一住宅用风力热泵为例进行了模拟研究,并分析了风力热泵的经济性、环保性及匹配性能.结果表明,风力热泵在满足住宅负荷要求的同时可有效减少市电需求以及温室气体和污染物排放量,具有良好的碳减排效果,而且多台小功率风力发电机并联比单台大功率风力发电机单独驱动的风力热泵的供冷供热年单位面积成本更低,经济性更好.     

一种新型风力发电机的设计

为了解决无线传感器网络节点的供电瓶颈问题,提出了一种通过新型风力发电机将风能转化为电能对无线传感器网络节点提供能源的方法。在该新型风力发电机中风扇作为发电机的一部分,将风扇和发电机一体化,减小了整个发电装置的体积。同时设计了电源管理电路,将新型风力发电机发出的交流电转换为直流电,对锂电池充电和通过电阻对锂电池的输出进行分压并提供给无线传感器网络节点。最终的分析和计算结果显示新型风力发电机和电源管理电路能够实现对无线传感器网络节点提供能源的目标。     

基于 PRO/E 的风力发电机叶片复杂曲面建模

以涡流理论为基础,基于点坐标的空间几何变换理论,按照风力发电机叶片设计的实际过程,对风力发电机叶片的空间截面坐标进行求解,提出了一种通用设计方法,并运用 PRO/E 软件,实现了风力发电机叶片三维实体的精确建模.该方法对于风机的优化建模具有指导意义.     

5MW风机增速箱的效率优化

以MAAG型5 MW风力发电用增速箱为研究对象,根据无摩擦条件下的传动比和力矩分配公式,分析齿轮啮合损失、轴承损失和搅油损失,推导出有摩擦条件下的效率公式,并以此为依据在5 MW的输入功率下,分别对采用三行星轮、四行星轮、五行星轮及混合行星轮的结构形式进行了配齿。以增速箱效率为主优化目标,以重量为辅优化目标,进行了配齿优化。对优化后效率排在前列的行星轮结构,进行齿轮模数的计算,并根据强度条件进行了校核,提取了满足所有条件的最大效率的行星轮结构。使用Matlab软件在增速箱的总传动比不变的前提下,以效率最优为目标,对齿轮模数及效率进行了优化,并对优化后的结构进行了校核和检验。     

基于直流发电机的风力发电系统及其控制策略

针对风力发电系统的特点,结合直流发电机的特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统.从理论上分析了该系统的可行性及其优点,重点对其控制策略进行研究,在动模实验室内建立基于直流发电机的风力发电系统的模拟系统,以直流电动机作原动机,调节直流电动机的转速,模拟风速变化引起的风力机转速的变化,并通过试验验证了该系统的可行性.     

柴电混合动力单元关键参数试验研究

鉴于柴电混合动力单元性能和控制策略受柴油机和发电机基础性能限制,考虑到柴油机转速波动率、柴油机转速响应速度、发电机转矩调节速度等参数对动力单元工作稳定性及动态性能具有重要影响,搭建了柴电混合动力单元试验台,对上述关键参数进行了研究,明确了柴油机与发电机可达边界,为控制策略优化奠定了基础.     

一种静止无功电源的设计与应用

对一种静止无功电源（ＳＶＧ）进行了研究和设计,以用于为自激异步发电机提供激磁并保持其电压恒定。使得自激异步发电机成为提供高质量电压的独立电压源,实验表明,静止无功电源在给自激异步发电机提供自激功率的同时,可以对其电压进行无级调速,是自激异步发电机较理想的调压方式。     

柔性压电发电机的发电性能分析

为提高微小型压电发电机的发电性能,设计了一种悬臂梁式的柔性风力发电机,通过实验与理论相结合的方法,分析了柔性悬臂梁振子的结构类型和结构尺寸对发电机输出电压的影响规律. 研究发现,合理选择压电振子的长、宽以及基底厚度,使压电振子在给定风速下产生共振将有助于提高发电机的发电能力. 在0～50 m/s的风速范围内,对不同结构尺寸的柔性压电发电机的发电能力进行了测试,实验结果表明:在压电振子能够发生共振的前提下,基底的厚度对发电性能的影响不大,而振子的长度及宽度对压电发电机的输出电压影响较大,且输出电压不随振子尺寸单调递增;在其他参数均为定值的前提下,压电振子的最优长度为40 mm,最优宽度为11.3 mm.      

双馈同步感应发电机的最大容量和并网问题

采用综合矢量法．推导一般的双馈感应电机的数学模型，倍速双馈同步感应发电机是这种电机的一个特例，分析它的最大容量和一般感应发电机最大过量的关系，并讨论这种双馈发电机的并网问题．     

附加转速优化虚拟惯性控制的双馈风机一次调频研究

双馈风机由于自身运行特性,不再具备同步发电机所具有的惯性响应能力,导致双馈风电机组大规模并网后,减弱电力系统中惯性响应能力,系统发生功率扰动后,不足以维持频率在规定范围内变动,对电力系统稳定运行产生不良影响。首先分析电力系统引入风电机组后,风机对电力系统的影响;提出双馈风电机组附加转速优化虚拟惯性控制策略,在传统虚拟惯性控制中添加转速优化模块,并与转子转速控制相结合,使风机转子释放或吸收能量更多且平缓,减少对电网的冲击,并在该控制策略中加入转子转速保护模块,防止转子转速过低或过高,从而导致风机切出电网或对风机造成损伤,使双馈风机组具有与常规同步发电机同样的特性;最后在电网发生负荷突变情况下,引入附加转速优化虚拟惯性控制和综合控制进行仿真,验证所提出控制策略在电网等效惯性进一步降低时的有效性。     

自抗扰控制器在柴油发电机控制系统中的应用

针对国内柴油发电机组自动化控制的现状与要求,提出基于TMS320F2812为核心器件的系统设计方案.通过F2812内置的模数转换模块采集柴油发电机的各输入模拟量进行分析处理,实现其运行状态监测和控制.对柴油发电机调速系统进行了研究,在速度控制器中引入了自抗扰PID控制方法.仿真结果表明,该控制系统结构紧凑、运行可靠,动态特性较好,有较高的精度,可广泛应用于柴油发电机控制系统.     

大容量对拖式双馈电机试验系统

对用于双馈风力发电机测试试验的大功率双馈电动机对拖调速系统进行了研究,以得到一种经济可靠的试验台方案。在对系统运行模式和双馈电动机矢量控制策略进行分析后,研制了一套2 MW双馈电动机调速系统,并对该系统的启动方式、并网控制以及变速运行控制进行了试验验证。试验结果表明,该系统可以满足MW级风力发电机的试验要求,较传统的调速方案有明显的优势。     

双馈风力发电机组仿真装置研究

以某风电场2 MW风力发电机组为仿真对象,对风力发电机进行结构分析,并采用模块化建模方法分别建立风速模型、风机模型、传动模型、电机模型和控制模型,给出了相应的数学模型.在南京工程学院JSCC仿真支撑系统下,用Fortran语言编写了仿真算法并建立全范围风力发电机组仿真模型.根据该风电场典型工况进行模拟计算,模拟风速从8 m/s至20 m/s变化时风电机组系统的变化动态特性,模拟结果表明所建立仿真模型能够反应实际机组的动态特性,系统能够满足风电场运行人员培训及风电系统优化等要求.