直接探测多普勒激光雷达的光束扫描和风场测量

介绍了直接探测多普勒激光雷达的系统结构和主要参数，给出了该系统进行大气风场测量的光束扫描方法，详细推导了三维风场的计算公式，给出了其风速和风向误差的求解方法。在径向风速均为1 m/s和扫描角度误差均为1°的情况下，水平风速和风向的误差分别为1.155 m/s和0.707°。给出了合肥地区对流层风场的测量结果，结果表明，采用该方法测量大气风场是切实可行的。     

合肥地区大气风速风向联合概率密度函数研究

在光电扫描系统中,热晕驻区会对激光大气传输能量产生严重的衰减,而热晕驻区出现的概率是由大气风速风向联合概率决定的.由合肥地区2007年5月至2011年6月的对流层风廓线雷达1h平均风场数据,根据最小二乘法原理,分别拟合Frechet、Gumbel和Weibull概率分布,得到拟合参数及相关系数和剩余标准差,从而比较得到最优分布模型;在上述方法拟合不出较好结果的情况下,由样本数据,根据圆形正态概率分布的特点,计算出纬向风和经向风平均值和均方差,这样也可以得到风场概率随风速和风向的关系,从而计算某一风场对应的概率.     

直接测风激光雷达频率跟踪技术及对流层平流层大气风场观测

为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场,搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理,使用转台式探测结构,通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪,确保测风的精度。实验结果表明,该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好,频率跟踪的范围为±50 MHz,可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测,在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后,随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km,夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比,风速误差均小于10 m/s,其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%,探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致,误差范围在10°～20°之间,在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析,结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。     

多普勒测风激光雷达数据处理方法分析

介绍了基于双Fabry-Perot标准具的测风激光雷达的工作原理，分析了大气分子散射对风速测量的影响，并给出了相应的数据处理方法。模拟并分析了两种不同迭代初值在1～3次迭代时产生的系统测量误差，给出了1 km和5 km处风速的测量误差。利用自行研制的一台多普勒测风激光雷达对合肥地区对流层风场进行测量，并用两种方法处理了实验数据。结果表明，改进的数据处理方法是切实可行的。     

被动DOAS污染源遥测中MM5风场数据精度研究

车载被动DOAS污染源排放测量技术近年来被广泛应用,但是烟羽高度风场数据的获取一直是个难题.开展了不同大气稳定度条件下三种风场数据的对比分析,根据Pasquill-Turner稳定度分类法,用近地面不同来源的风场实测数据考察了中尺度大气模式MM5的模拟风场数据的准确性.研究结果表明,当大气稳定度被判别为弱不稳定(C类),MM5模式输出的风速数据与地面气象站实测的风速、风廓线雷达的风速数据变化趋势一致,误差较小,但风向误差偏大,在大气稳定度判别为中性(D类)时,MM5模式输出的近地面(10 m,150m)风速数据与地面气象站实测数据、风廓线雷达的观测数据的变化趋势一致(相关度＞0.6),误差较小,盛行风向一致.因此,提出在大气稳定度在中性级别时,用MM5模式为车载被动DOAS污染源监测提供风场条件,以弥补气象实测条件受限等情况带来的数据不足.     

60km车载瑞利测风激光雷达研制

目前我国尚缺乏25~60 km大气风场实时探测手段,为此研制了60 km车载瑞利测风激光雷达。介绍了系统总体结构,对分系统的研制做了详细描述。为提高风场反演的精度,设计了标准具通过率函数校准系统。提出了标准具通过率函数校准方法,并开展实验对标准具通过率函数进行了校准。校准结果表明,接收机性能稳定,各参数测量标准差均小于0.06。该系统在德令哈地区对15~60 km大气风场进行了观测,获得了水平风场的测量结果,并与当地探空气球的探测结果进行了比对,30 km以下一致性较好。对风速、风向测量误差进行了计算,40 km以下,风速测量误差4 m/s,风向测量误差6,40 km以上,风速测量误差8 m/s,风向测量误差18。该系统设计合理,性能稳定,能够实时探测10~60 km大气风场。     

多普勒雷达高空风场反演方法研究

风场信息能够帮助了解大气内部流场状态,为了能够了解与分析一定高度平面上的风场,文中提出了在相邻观测时刻的速度场中垂直下落速度相同的假设条件下,通过分析高空水平风速与径向速度的关系,得到相邻方位角的相对风速计算公式,然后利用相邻3个时次的速度回波资料,通过交叉相关的原理计算以获得在不同高度层上的风场风向.最后给出了高空风场反演实例.     

基于Fabry-Perot标准具的多普勒测风激光雷达

研制了1 064 nm直接探测多普勒测风激光雷达，采用Fabry?蛳Perot标准具的双边缘技术，探测了对流层三维风场分布。介绍了多普勒测风激光雷达的总体结构和技术参数，较为详细地叙述了各部分的结构及其功能，并给出了合肥地区对流层径向风速的初步探测结果。结果表明，该激光雷达系统性能稳定，夜晚的探测高度可以达到9 km。     

Raman-Mie激光雷达探测对流层气溶胶波长指数

Angstrom波长指数能够很好地反映大气气溶胶粒子的半径大小,而Raman方法测量对流层气溶胶较Mie散射方法假设的参数少,测量精度高.在介绍了一台双波长探测对流层气溶胶光学特性的L625Raman-Mie激光雷达系统及其测量原理的基础上,利用该激光雷达的探测数据,计算并分析了合肥地区对流层气溶胶的波长指数,给出了合肥地区对流层气溶胶光学特性的一些典型特征并讨论了其成因.结果表明L625激光雷达测量对流层气溶胶波长指数是可靠的.     

大气折射率结构常数Cn^2高度分布统计特性分析

大气折射率结构常数Cn^2是表示大气光学湍流强度的一个重要参数,利用温度脉动探空仪对合肥地区大气折射率结构常数进行了长期连续的实地探空测量,对大量探空实验数据的统计分析得出合肥地区（0-25km）折射率结构常数随高度的分布廓线,并对其进行统计矩和概率分布的分析,研究表明合肥地区大气湍流随高度分布基本符合对数正态分布,昼夜变化量约为0．8个量级,大气折射率结构常数Cn^2的概率分布存在昼夜差异,白天的Cn^2比夜间的Cn^2峰值要大2个数量级。     

测风激光雷达的软件设计

介绍了多普勒测风激光雷达运行控制的设计与实现,包含对激光器、二维光束扫描单元、双Fabry-Perot标准具和光子计数卡的控制.运行控制软件采用Microsoft Visual Basic 6.0语言编写,界面简洁,操作方便,实现了多普勒测风激光雷达系统的长时间无人看守连续工作.     

基于风致振动机理的微型压电风能采集器

提出一种基于风致振动机理的微型风能采集装置,可将风能转换为电能加以利用。装置主要包括腔体和压电薄膜振动传感器,传感器一端固定,另一自由端附加细长圆柱体结构。利用细长圆柱体在气流中更易诱发涡激振动的原理,并结合结构体在一定气流条件下存在的其他风致振动机理,该装置可将风能转换为压电薄膜传感器的振动,然后进一步转换为电能。本结构设计尺寸为30mm×16mm×14mm,在风速为7m/s,外加负载为1.8 MΩ时,可以获得0.84μW的有效功率。同时可通过并列增加压电薄膜梁结构的数量来提高能量采集的效率。     

风力发电的发展现状研究综述

风力发电是新能源发电技术中最成熟、最具大规模开发和最有发展前景的发电方式。由于其在改善生态环境、优化能源结构、促进社会经济可持续发展等方面有突出作用,目前世界各国都在大力发展和研究风力发电及其相关技术。而且风能属于可再生绿色能源,有着巨大的商业潜力和环保效益。因此,对风琵的现状分析也成了本文的主要论点进行了综述。     

风力机输出特性的实验室模拟

为了满足高校“风力发电”课程实验教学的需要,本文以西门子S7-300PLC和S120变频器为核心,构建了风力机输出特性的实验室模拟系统。通过在S7-300PLC中实现风力机模拟算法编程,使S120变频器按照风力机的输出特性对电动机的转矩进行控制。稳态和动态实验结果验证了风力机模拟的有效性。     

基于单–双高斯模型拟合法的测风激光雷达海上风电机组尾流特征分析

当气流经过风电机组的扫风平面时, 风电机组下风处产生的尾流效应会对风电机组的发电效率、疲劳载荷产 生不同程度的影响。基于相干多普勒测风激光雷达在江苏某海上风电场开展了全天候风场观测实验。由于紧邻风电 机组的尾流垂直截面上风速呈双高斯分布规律, 利用传统单高斯拟合算法存在计算误差较大, 无法反映真实流场风速 变化规律, 提出了一种单–双高斯模型拟合改进算法, 分析了目标风电机组尾流的尾流宽度、风速损失率和尾流长度 等参数特征, 研究结果验证了单–双高斯拟合算法对尾流横向风速拟合的可行性和准确性。     

变速恒频双馈风力发电系统最优风能捕获控制

从分析风力机运行特性出发，研究实现最优风能捕获的系统控制方法。并采用定子磁场定向的矢量控制技术，对双馈发电机转子进行交流励磁，实现发电机有功、无功及转速的独立控制，从而获得最大风能捕获的高效发电运行。仿真结果验证了文中所提出控制策略的正确性和有效性。     

风光互补发电的研究

实践证明,风能、太阳能混合供电系统在性能和成本上是最合理的独立的电源系统,其具有许多独特的优势,主要包括以下几个方面：不需要提供燃料,所占用的空间合理,不会产生污染,运行的成本低,互补系统能够提供稳定的能源。但风光互补发电系统也存在着一定的问题,风能、太阳能资源不稳定,转换的效率较低;太阳能电池板和风力发电机的价格昂贵;技术还不够成熟,有待于进一步的完善;综合管理能力也有待于进一步提升。随着资源的不断耗竭,风光互补发电作为一种新型的能源提供方式,必将在新能源领域中占有很重要的地位。因此,对风能、太阳能混合发电系统的研究是非常必要的。     

风力发电机组变桨系统设计初探

在大型风力发电机中,为了追求高的风能利用系数和不断优化的输出功率曲线,变桨距型风力机已经显现出越来越大的优势。本文以国电电力太仆寺旗蜗牛山风电厂3MW风电系统为研究背景,对电动变桨技术进行研究,分析了电动变桨系统的构成、运行状态,并提出了一种控制策略。通过仿真,建立了电动变桨系统的模型,并验证了控制策略的可靠性。     

大型射电望远镜结构风荷载特性研究

全可动射电望远镜结构工作时需要在两个方位进行变位旋转,其迎风姿态多样、反射面风压分布复杂。为掌握反射面结构风荷载分布特性及获取相应的荷载取值,选取了待建的新疆110 m (F/D=0.3)望远镜反射面结构为切入点,首先采用计算流体力学软件FLUENT,对其表面平均风压分布进行数值模拟,并展开相应的风洞试验研究,来验证CFD 模拟反射面平均风压分布的有效性。通过对比数值模拟与试验结果,揭示出旋转抛物反射面的风荷载特性。随后以数值模拟为研究手段,对其他若干反射面结构进行基于望远镜变位过程的全方位分析,给出不同口径、不同焦径比的反射面风荷载特性分析结果,为日后旋转抛物反射面抗风设计提供较为充分的资料。     

小型风力发电机的外特性测试实验

本文设计并实现了一个小型风力发电机的外特性测试平台,平台包括低速开放式风洞、数据采集系统两部分.风洞设计成口径3.5米的直流式风洞,实验段采用圆形截面,动力段采用多风机提供动力,在风流通过蜂窝器后大大改善了风流效果并提高了可靠性.数据采集系统通过工业控制数据采集卡对风速、风力发电机转速、输出电压、电流等进行数据采集和处...