风电机组传动链频率在线识别方法研究

传动链振动是风电机组的主要振动形式之一,对风电机组的传动链模型进行了理论分析,传动链频率理论分析的结果和实测数据差距较大,为了准确分析每台机组的传动链频率;提出了传动链频率的在线识别方法,增强程序对机组的适应性。通过现场测试,发现传动链频率在机组运行过程中是不断变化的,通过传动链频率在线识别的方法,可以更好的识别机组的传动链频率,对传动链频率的变化进行实时的修正。     

风电机组塔筒载荷的测试与分析

以风电机组塔筒为研究对象,对风电机组塔筒载荷特性及计算方法进行分析研究。在介绍塔筒载荷测试主要参数及方法的基础上,采用应变测试方法,对一台1.5 MW风电机组塔筒在启动、运行、正常停机等多种工况及不同平均风速下进行载荷测试,得到了塔筒根部弯矩、转矩及1阶固有频率,并与仿真计算结果进行了对比。结果表明,实测结果与仿真结果接近,仿真模型可用于机组载荷计算和动态性能分析。     

海上双馈机组的散热布置优化研究

针对海上风电机组单机容量不断加大导致发电机等关键部件的发热量随之增加,且海上风电机组机舱须密闭换热以防止海上盐雾侵蚀机舱内重要零部件,从而对海上风电机组的冷却系统设计提出更高要求的问题,建立了某MW级海上双馈机组冷却系统散热布置设计与系统特性匹配之间的关系,并根据机组传动链特点及适应机舱紧凑布局,对其冷却系统散热布置进行了优化,采用Fluent分析了不同散热布置方式下的散热通道阻力,结合莫迪文风扇选型平台,分析比较了不同散热布置方式下的系统特性匹配,得出了其中最佳散热布置方式。研究结果表明:优化后的散热布置可提高机组冷却系统的散热效率,降低系统功耗,对海上风电机组的冷却系统设计具有参考意义。     

双馈风电机组控制策略及传动链加阻研究

采用GH Bladed软件对某3MW风电机组建立数学模型,讨论了大型双馈式变速变桨风电机组控制策略,阐明机组传动链的小阻尼特性。论述了在控制器中加入传动链阻尼环节的原理和方法,应用MAT-LAB进行系统仿真,通过发电机扭矩到低速轴扭矩的阶跃响应分析证明了传动链加阻的有效性。     

大型风力发电机组传动链动力学分析与试验研究

传动链是大型风力发电机组非常关键的组件,对其动力学性能进行深入的分析研究,对风机设计和风电机组产品的传动链振动控制都有重要的意义。从多体动力学(MBS)角度出发,结合转子动力学、模态理论,以SIMPACK专业动力学软件作为仿真平台,对某型2 MW风电机组传动链建立高精度动力学模型,分析系统的特征频率,评估传动链的动力学行为以及传动链的共振特性,并通过现场机组试验验证分析结果。     

风电机组传动链建模及传动链频率分析

传动链振动是风电机组的主要振动形式之一,对风电机组的传动链模型进行了理论分析,基于二质量块-轴模型的数学模型,在Matlab Simulink中建立了风电机组的传动链模型。对模型进行了仿真分析,对比了不同参数对传动链频率的影响程度。结果表明,传动链的固有频率随着传动链等效刚度的增加而增加; 随着风轮转动惯量的增加而减小; 传动链的阻尼越大,对风轮转速波动和固有频率的衰减作用越明显。     

风电机组传动链的动力学仿真研究

针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题,基于GL2010标准,结合动力学仿真软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS,建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型,并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析,基于2D坎贝尔图和模态能量分布图,筛选出了传动链的潜在共振点,最终通过时域仿真分析,对相关部件的加速度进行了傅里叶变换,进一步验证了该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明,该机型风电机组传动链不存在危险的共振频率,在工作转速范围内能够安全稳定地运行;该方法可为风电机组的稳定性和可靠性设计提供依据。     

基于2自由度传动调速的风电机组模拟系统设计

在与双馈、永磁直驱等传统风电机组的结构方案进行对比分析的基础上,提出了2自由度传动的新型风电机组模拟系统方案:首先,建立了风轮转矩与风速、转速、桨距角的关系式,并采用电动机按此关系式模拟风轮转矩作为输入;其次,建立了典型2自由度传动机构(差动轮系)的动力学模型,用其模拟新型风电机组的传动链;最后,在SIMULINK中分别建立了新型风电机组和传统双馈风电机组的模拟系统。将仿真结果进行对比,验证了2自由度传动的风电机组模拟系统的有效性,为后续2自由度传动调速风电机组物理试验平台的设计提供了理论基础。     

基于GNSS的风电机组低频振动位移计算方法研究

针对风电机组叶轮、塔架等耦合引起的低频振动问题,对风电机组机舱低频振动位移的计算方法开展了理论推导、仿真验证和现场测试研究。首先,基于GNSS-RTK精准定位技术,推导了风电机组机舱低频振动位移的计算方法;然后,通过MATLAB软件,搭建了风电机组机舱的空间运行轨迹,并对该计算方法进行了仿真验证;最后,开展了GNSS设备和加速度传感器的对比测试,将位移结果与Bladed软件计算的理论位移进行了趋势和误差分析。研究结果表明:基于GNSS的机舱低频振动位移与仿真设定位移之间的偏差在10~(-15)数量级,该结果与理论位移曲线的变化趋势一致,误差为2.9%,优于加速度二次积分计算位移的误差47.1%;仿真和现场测试结果均验证了该计算方法的正确性和准确度,该方法适用于风电机组低频振动的长期监测,且具有精度高、成本低的特点。     

风电机组传动链动态载荷识别算法及验证

以某大型双馈风电机组为研究对象, 建立传动链动态载荷特性模型,提出传动链扭转振动和发电机转矩特性相结合的低速轴扭动载荷识别算法。开展多体动力学刚柔耦合模型仿真计算,验证振动特性和动态辨识载荷。结果表明,动态辨识载荷与仿真结果吻合度较高,额定风速以上其平均值偏差约为2%,1 Hz等效疲劳载荷偏差约为6%。样机测试验证结果表明,动态辨识载荷与实测结果具有较高吻合度,等效疲劳载荷偏差在5%以内,满足工程要求。本研究的传动链动态载荷识别方法,引入低通滤波算法,进行自主编程,只需机组自有检测和运行数据,并可获取机组运行过程中的低速轴扭转载荷,为机组安全监控提供有利支撑。     

风电机组静态偏航误差的分析与研究

静态偏航误差普遍存在于风电机组的偏航控制中,为了研究风电机组的静态偏航误差,对偏航误差产生的原因和对功率的影响进行了分析。利用机舱式激光雷达测风仪对风电机组的静态偏航误差进行校正,通过修正主控系统的风向补偿因数,改变主控系统采集的风向角度。对比风向补偿因数修正前后的静态偏航误差变化趋势,验证了利用激光雷达测风仪进行静态偏航误差校正的正确性。     

基于随机森林的风电机组机舱传递函数估计

安装在风电机组机舱尾部的风速仪会受到风轮尾流和机舱形状影响，无法直接用于功率曲线测试，国际电工委员会在标准文件IEC 1400-12-2:2013中给出的区间拟合法（Binned-NTF）准确性不高。应用随机森林方法拟合机舱传递函数，分析了海上和陆上的多个机型的实测数据，对比IEC方法，在均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）、拟合精度R2等指标上均有较大改善。功率曲线趋势曲线的拟合均方根误差从0.2～0.5降低到0.1～0.3，发电量评估的误差从0.4%～8.2%降低到-3.1%～0.2%。研究表明影响机舱传递函数的主要特征为风速、功率和变桨角。对8个项目的功率曲线测试数据进行分析，发现变桨角的重要系数随测试数据集中变桨的数据量百分比的升高而增加，该方法简单易用，为提升机舱传递函数估计的准确度提供了有效支持。     

基于气动噪声的风电机组叶片开裂缺陷检测初步研究

风电机组叶片作为风力发电机的关键部件之一,直接影响着风力发电机的效率、寿命和性能。针对传统风机叶片开裂缺陷检测方法无法实现风机叶片的非接触、实时检测等不足,对基于风电机组的气动噪声实现风机叶片的开裂缺陷检测进行了可行性分析,利用某风场的两台机组的气动噪声数据进行了实测验证。实测结果表明,通过检测风机工作时产生的气动噪声变化可以定性判断叶片的损伤,无需机组停运,具有非接触、可连续检测等优点,为风机叶片的健康检测提供了可行性参考。     

基于神经网络PID控制的自动装配平台电液位置伺服系统

对风电机组传动链装配平台进行了研究并设计了电液位置伺服系统,采用了传统PID控制策略,利用神经网络对PID进行调整优化,采用了单神经元神经网络和BP神经网络的控制策略。最后在Matlab Simulink平台对系统进行仿真和分析。     

基于ABAQUS兆瓦级风力发电机组机舱罩有限元分析仿真

兆瓦级风力发电机组机舱罩多采用FRP等复合材料制成.由于材料的各向异性和大型机舱罩部件的复杂性,其CAE分析尚处于研究阶段.在分析复合材料层合板理论及其数学模型的基础上,利用ABAQUS软件采用S4R和S3壳单元模拟某机舱罩部件FRP层压板结构进行极限风速下非线性有限元分析仿真,构建了一种基于ABAQUS兆瓦级风电机组机舱罩非线性有限元分析仿真的方法,并给出了示例.     

GH Bladed软件在控制系统软件测试中的应用研究

传统测试方法难以满足风电机组控制软件批量化测试要求,为此提出了在办公室利用GH Bladed软件进行控制系统软件测试的方法。介绍了GH Bladed软件在控制软件测试中的相关应用技术,研究了GH Bladed Hardware Test软件与被测控制系统的交互机制,设计了控制软件测试框架。最后,利用该方法测试了运达1.5MW控制系统软件启机过程与紧急停机过程。测试结果表明,该测试方法是可行的,可以满足机组软件测试要求。     

分散式风电机组复杂风况下阵风控制及载荷优化设计

讨论了分散式风电机组在大湍流强阵风复杂工况下的稳定性问题和阵风检测方式，分析了风电机组的气动特性和传动链模型。针对风电机组在阵风时的过速、过功率、振动过大问题，在传统变桨控制的基础上进行优化，提出动态变桨 ＰＩＤ 增益调节的阵风控制方法，并通过外部控制器编程实现并在 ＧＨＢｌａｄｅｄ软件上进行仿真。结果表明，该方法能够提高机组的稳定性和适应性，并有效降低复杂风况下分散式风电机组关键部位的极限载荷。     

基于对抗变分自动编码器的风电机组传动链故障预警

利用状态监测与故障诊断能够确保风电机组运行的可靠性与安全性。为了解决风电机组故障诊断适用性差、精度低的问题,针对风电机组早期故障预警及定位工作,在传动链故障诊断中引入深度学习算法,基于监控数据采集系统提供的数据基础,结合稀疏字典对对抗变分自动编码器（AVAE）进行改进,引入非线性深度表示,以降低数据维数,进而实现对原始数据内在特征的多样化、有效提取。同时,提出了一种AVAE-SDL故障诊断模型,可以有效排除训练过程中随机噪声造成的影响,有利于从高维数据中进一步提取内在特征。案例分析结果证明,AVAE-SDL故障诊断模型能够准确检测出机组故障,不存在误报情况,可作为风电机组传动链故障诊断的可靠工具。     

基于ANSYS ACP的风电机组复合材料机舱罩轻量化设计

大兆瓦级风力发电机组机舱罩为大型壳体结构,多采用GFRP等复合材料制造。现有的机舱罩设计普遍趋于保守,存在冗余安全储备系数,生产安装成本过高不利于风电的降本。根据GL2010规范,对某5MW风力发电机组机舱罩进行有限元建模和静力学仿真分析,并根据分析结果,综合考虑机舱罩制造局限与制造成本进行轻量化设计,之后通过静力学分析、失效分析与模态分析对机舱罩进行校核。计算结果表明了机舱罩轻量化设计的有效性与安全性,为降低机舱罩制造和安装成本提供了新的思路和方法。     

基于等效建模的风电机组增功技改快速评估方法研究

针对当前风电机组增功技改中存在获取建模参数困难，所建模型精确度不高的问题，提出一种基于等效建模的风电机组增功技改的快速评估方法。采用基于SCADA数据概率统计方法，建立了风电机组控制参数模型；基于翼型数据库与叶素动量理论，建立了叶片基本几何模型，采用优化算法，以风电机组特性曲线为目标进行模型优化。利用NREL5MW风电机组对等效建模方法进行验证，得出功率与推力曲线吻合很好。对某2MW风电机组进行等效建模，在等效模型的基础上研究了叶尖加长方法，并对加长的效果进行了气动评估，结果表明通过SCADA数据获取的参数能更好地符合实际机组的运行情况，等效模型能准确模拟出原模型的气动特性，叶尖加长后能显著提高风电机组的年发电量，具有较好的经济效益，是解决风电机组发电效率低、经济效益差的有效方法。