偏航速度对风力机功率及叶片应力的影响研究

通过实验测试,以动态旋转平台模拟风力机风向变化及偏航对风,研究不同偏航速度及偏航延时时间对风力机叶片应力及功率的影响。结果表明：动态偏航对风过程中,应力值基本呈由前缘向后缘、叶根向叶尖递减的趋势,在叶展方向0.67R及0.75R处,叶根弦向方向0.25c及0.50c处出现应力集中现象,偏航延时时间的加入可有效抑制叶片应力波动,过慢的偏航速度会导致功率曲线出现较大波动。引入一无量纲系数,该系数为风力机功率及叶片应力的比值,通过分析得知在仅考虑风力机叶片应力及功率时,风力机最佳偏航速度为0.5°/s。     

风电机组偏航制动器制动稳定性分析

针对风电机组偏航制动器制动不稳定问题，基于ABAQUS软件开展偏航制动器制动稳定性分析。运用复特征值分析法和不稳定倾向系数TOI值，分析制动压力、摩擦系数、偏航速度、弹性模量以及开槽方式等对制动稳定性的影响。基于全因子试验及Design-expert软件建立不稳定倾向系数TOI值响应面模型，并开展相关参数优化。研究表明：对制动稳定性具有显著影响的因素是摩擦系数、偏航制动缸弹性模量、摩擦片弹性模量；开双槽的摩擦片对制动稳定性影响显著，开单槽影响较小；制动稳定性受制动压力与偏航速度影响很小；参数优化后的偏航制动器制动不稳定系数降低73.7%。该研究结论可为偏航制动器设计、开发提供理论指导。     

基于综合经济效益目标的风电机组偏航控制策略研究

基于偏航系统发电量仿真计算和偏航轴承疲劳寿命量化分析,建立了一种偏航系统重启对风控制模型。该模型以风电场寿命周期综合经济效益为目标,以控制偏航系统启停为策略,能够合理地平衡发电量与偏航次数之间的关系。为寻求最优控制策略,采用粒子群-遗传混合优化算法(PSO-GA)对该控制模型进行优化。结果表明:该偏航系统重启对风控制模型可以达到预期的优化目标,对风电场综合经济效益的提高具有指导意义。     

基于偏航尾流模型的风电场功率协同优化研究

为减小风电场尾流效应的影响,提升风电场整体发电量,提出一种基于偏航尾流模型的风电场功率协同优化方法。首先建立风电场偏航尾流模型,该模型包括用于计算单机组尾流速度分布的Jensen-Gaussian尾流模型、尾流偏转模型及多机组尾流叠加模型,对各机组风轮前来流风速进行求解;再根据来流风速计算风电场输出功率,并以风电场整体输出功率最大为优化目标,利用拟牛顿算法协同优化各机组轴向诱导因子和偏航角度。以4行4列方形布置的16台NREL-5 MW风电机组为对象进行仿真研究。结果表明,所提出的基于偏航尾流模型的风电场功率协同优化方法能显著提升风电场整体输出功率。     

风电机组偏航控制系统的新型算法—V-HC研究

为有效进行偏航迎风控制,提高对风精度,提出了一种新型的偏航系统控制算法--VANE-HILL CLIMB-ING,该算法的核心内容是在大范围风向变化时采用风向标控制算法,而在小范围风向变化时则采用功率控制算法.采用PSCAD仿真软件建立了双馈电机的仿真模型,给出了程序流程框图,进行了仿真实验.通过仿真,得到仿真曲线,并进行了分析,结果表明该算法有效可行,提高了对风精度,增加了系统的输出功率.     

风力机组偏航系统的建模及仿真

建立了上风向风力发电机组偏航系统的数学模型，通过仿真分别研究了偏航动态特性与机组的特性参数的关系，如与风轮合力作用点至垂直偏航轴间距离Ｈ，尾舵合力作用点至垂直偏航轴间距离Ｇ１，尾舵特性以及上风向风速之间的定量关系。仿真结果对偏航系统的设计及其控制参考价值。     

风电偏航制动摩擦片的磨耗寿命计算

正大型风电机组均采用主动偏航系统,并设置有摩擦制动机构,滚动轴承加液压制动器的配置是普遍使用的偏航系统形式(图1)。绕偏航回转中心轴线的偏航载荷作用到机架上,通过三条路径传递到塔筒(图2)。机组不偏航时,偏航制动器通入高压,保持住机舱对风角度;机组偏航时,偏航制动器通入较低压力,提供一定的阻尼,保证偏航运动的平顺性。在偏航运动中,制动器摩擦片会产生磨耗,其磨耗寿命除了与摩擦材料的磨耗率特性有关,还与偏航系统的参     

风电机组振动数据分析与偏航校正

风电机组运行数据能够反映各系统之间的相关性和机组运行中存在的问题。为了判断机组发电效率低的原因,本文根据机舱振动加速度数据提出假定并通过计算分析风速功率曲线和偏航误差角度对应关系。现场检查结果表明,该机组偏航存在45°误差并导致振动异常,与理论推算误差角度44.6°相符。     

一种风力发电机组偏航系统的优化设计

作为风力发电机组的关键部件,偏航系统的设计精确性直接决定着机组的使用寿命。文章提出了一种偏航系统的优化控制设计方案,采用的方法是基于功率控制的爬山算法,这种方法可以改善风向变化的绝对值小于15°时偏航控制系统的精度。为验证其准确性,采用Matlab仿真软件建立的偏航控制系统仿真模型进行了仿真实验。仿真结果表明,采用爬山算法可以在保证风能最大捕获的基础上,提高偏航控制系统的精度,优化风力发电机组的偏航控制系统。     

小型风力机偏航时输出功率的计算和实验验证

利用风力机在固定偏航时的动量定理,分析了风力机的功率随偏航角的变化规律.对300 W样机进行了外特性测试,通过将理论计算的结果与实验测试结果进行对比,分析了动量定理在风力机偏航时应用的可靠性及存在的问题,为今后风力机偏航时的功率评估提供了一定的理论依据.     

基于决策树的风电机组偏航启停优化研究

风速和风向的频繁变化会导致偏航系统频繁启停,增加场用电。选取风速较低时,风电机组偏航系统的运行状态进行研究,通过分析风速、风向、有功功率、机舱位置和偏航误差,进一步得到每个监测点的变化。由于风速和机舱位置是影响偏航系统启停的重要参数,因此,需要考虑上一个监测点的风速变化和机舱位置的变化。建立基于CHAID的决策树模型,通过决策树分类偏航相关的参数,然后,运用这些参数分析低风速下机组的偏航启停的历史数据,依据决策树的分类规则在线优化机组低风速状态下的偏航系统的启停。通过实例验证了优化后机组的偏航次数和偏航时间减少了。该研究为偏航系统的运行优化和提高偏航系统的可靠性奠定了基础。     

偏航角度对风力发电机组载荷的影响研究

通过力学特性分析,对风力发电机组各主要部件承受的载荷进行了比较归类;依据对某风场数据的测定,建立了仿真用的风模型并针对某机型风机进行了载荷仿真计算;通过对不同偏航角度下计算结果的对比分析,总结出了大风情况下风机偏航角度对风机各部件承载的影响规律,提出了风机抗台风的偏航控制策略.     

多场耦合下风电机组偏航系统疲劳载荷分析

针对风电机组偏航系统在长期启停循环工作状态下容易出现疲劳损伤、减少风电机组偏航系统使用寿命的问题,文章提出了多场耦合下风电机组偏航系统疲劳载荷分析方法。建立了包含永磁同步电机动态模型、传动系统动态模型、传感器模型和随机风载荷模型的风电机组偏航系统动态模型,分析系统受到的最大瞬态冲击和等效损伤载荷。基于连续损伤理论,通过疲劳损伤演化方程,分析载荷作用下风电机组偏航系统产生的疲劳损伤。根据风电机组偏航系统相关参数,设置3个测试点,分析不同方法的载荷、塑性应变以及疲劳损伤。结果表明,所提方法具有较高的分析精度,与实际风电机组偏航系统疲劳损伤相符,能够保障风电机组偏航系统运行的安全性。     

风电机组偏航静态偏差对发电性能的影响及优化方法

风电机组的偏航误差主要由偏航控制性能误差和偏航静态偏差决定。文章分析了风电机组偏航静态偏差产生因素及对发电性能的影响,提出了应用机舱式激光雷达测风仪开展实测的偏航静态偏差优化方法,建立了基于偏航扇区划分和风速区段划分的优化模型。通过实例分析可知,偏航静态偏差在低风速段和高风速段对风电机组发电性能影响的敏感度较低,中风速段敏感度最高。文章所提方法可明显减小偏航静态偏差,提高发电机组的发电性能。     

偏航偏差角对风力机轮毂载荷的影响

偏航工况是风力机正常运行中的典型工况,为研究偏航工况下风力机轮毂载荷的特性,文章以某实验型3.0 MW机组为研究对象,通过叶片气动分析和Bladed软件仿真的方法,对不同偏航偏差角下的风力机载荷进行仿真分析,得到了风力机的输出功率及轮毂My和Mz的载荷。研究结果表明：当风力机运行在额定风速以下时,偏航偏差角的存在会降低风力机输出功率;当风力机运行在额定风速以上时,一定范围内的偏航偏差角能维持风力机满功率稳定运行。风力机在不同偏航方向下有不同的载荷表现,相比于负向的偏航偏差角,正向的偏航偏差角会导致更大的风力机轮毂载荷。该研究为大型风力机优化偏航控制及保护提供了参考。     

风轮偏航对风力机气动性能数值模拟分析研究

建立了风轮偏航15°的风力机整机计算模型,运用FLUENT软件对该模型进行气动数值模拟。分析额定工况下,偏航对风力机表面气流速度、压力、风力机前后速度分布和静压力的影响。     

无噪音低磨损摩擦片在风力发电偏航制动器中的应用分析

本文总结了中国近年来风电制动器使用的经验,并在保证偏航制动器安全制动的前提下,针对风电制动器存在的问题进行了技术攻关,使偏航制动器摩擦片达到了理想的优良技术指标。由此,增韧改性树脂基复合摩擦材料在偏航制动器偏航过程中可以做到无噪音、低磨损,基本不伤对偶。这种新材料的应用减少了风电机组停机时间,降低了设备维修率,大幅降低了风力发电运行成本。     

基于场级偏航控制的风电场尾流敏感性分析

偏航偏转控制有利于减小风机尾流效应,通过场级偏航协调优化减小尾流损失,可使风电场总发电量达到最大化。采用FLORIS尾流代理模型,以各风机偏航角为优化对象,风电场总功率最大为优化目标,进行场级偏航寻优。针对不同风机间距、纵列个数、湍流强度、来流风速和来流风向等多个维度,对比分析了偏航优化对尾流损失及功率提升的敏感性。结果表明：当风电场排布间距小于5D、风机纵列大于3台且仅需优化前5排、纵列机位连线与风玫瑰图主频风向夹角小于15°、风场湍流小于0.1、来流风速位于风机“切入风速+2 m/s”至“额定风速+2 m/s”区间时,场级偏航控制对于尾流优化效果最佳;若仅采用单机偏航控制风向,前排风机保留3°～5°偏航误差有利于风电场整体的发电收益。     

基于运行数据的风电机组偏航优化控制方法研究

针对风电机组偏航控制系统在实际应用中自适应水平差、控制精度低等问题,首先利用某风电场的实际运行数据,分析了当前该风场风电机组偏航系统的控制性能;其次根据对风误差随风速的变化特点,提出了分风速段的偏航控制策略优化方案;最后选择相关性最好的两台机组进行了实验验证。实验结果表明,优化后的偏航控制策略能够在不增加机组偏航次数的前提下有效降低机组的对风误差,提升机组的出力性能。     

风力机偏航引起的失稳振动

根据风力机偏航系统的结构和偏航原理,建立塔架扭转振动的模型.基于塔架扭振运动方程,引入摩擦失稳因子,得出失稳条件.对滑动摩擦型偏航系统和带滚动轴承的偏航系统进行了分析,揭示了所观测到的振动现象可能为塔架扭振失稳,解释了失稳的机理,并根据实际风力机的数据进行了仿真检验.结果证明,滑动摩擦型偏航系统工作时,确有可能引起塔架扭振失稳.适当减小刹车块调节螺栓的锁紧力矩,可消除这种振动故障.