MW级风力发电机组联合仿真运动分析

根据在Adams系统中建立的MW级风力发电机组的机械模型和Adams与Matlab之间的接口,在Matlab环境中建立了偏航运动、转子运转和变桨运动的控制方法。根据给定机组的参数,研究了机组偏航运动、转子运转和变桨运动在启动阶段的特性。研究发现:在启动过程中,由于变桨运动、偏航运动和发电机转子旋转同时存在,将产生陀螺效应和惯性力,并施加在运动副上;即使对发电机施加冲击和干扰,控制模型都能够保证风力发电机组稳定运行;由于牵连运动、相对运动和惯性力的影响,转子角速度、偏航运动和变桨运动均不可能做到匀加速或匀减速运动。     

风力机组偏航变桨轴承载荷分布分析及数值求解

大型风力发电机组偏航和变桨轴承通常采用四点接触球轴承,文章对四点接触球轴承在外载下轴承内部载荷分布进行了详细分析,列出了外载和变形的平衡方程,给出了数值求解的步骤,并用MATLAB编写了求解程序。最后对某型风力发电机组的偏航轴承进行强度校核,为轴承的选型和设计提供依据。     

基于双叶片海上风电机独立变桨控制系统仿真

分析了目前海上风力发电机组变桨风力发电机主流变桨控制方式,针对于双叶片海上风力发电机组设计了一套以基于三环PID控制原理为核心的直流电动机为伺服电机的电动独立变桨距系统,使得在调试过程中变桨距机构工作正常、稳定,达到了预期设计的目标.     

基于FMEA法的风力发电机组故障模式分析

在分析风力发电机组设备构成的基础上,针对主轴及轴承、齿轮箱、发电机、偏航系统、变桨系统及塔架等机组主要设备,利用故障模式及影响分析法(FMEA法)开展了设备故障模式统计分析,获得了各设备故障模式详细统计报表,包括设备功能、功能故障、故障模式、故障原因、故障影响及预防措施等相关信息,为风力发电机组状态监测与故障诊断提供理论基础。     

风电机组电气滑环接触不良问题的解决方案

为了解决风电机组电气滑环接触不良而造成主控系统与变桨系统之间通信中断的问题,将单片机及无线通信技术应用到风力发电机主控与变桨之间的通信系统中。建立了单片机、主控系统及变桨系统之间的联系,提出了利用单片机及其无线通信模块组成超短距无线发射与接收的通信装置,实时接收来自主控或变桨系统的数据并实时的加以无线传输,以达到对主控与变桨系统之间的通信信号能进行无线实时传输的目的。在无线通信装置能自动传送数据的理论基础上,对其性能进行了评价。通过分析和验证,表明该系统能够实现对风力发电机组主控与变桨系统之间数据的无线传输,并对风力发电机组内部通信方式的变革有着重要的意义。     

基于额定风速以上的风力机变桨控制研究

变桨控制系统是变速变桨风力发电机组的重要组成部分,它不仅关系到大型MW级风力发电机组的安全运行,而且能控制风力发电机组,使其吸收更多的风能。文章基于2.0 MW变速变桨风力发电系统,采用PI控制策略,提出了增益调度控制算法,计算了PI增益随风速变化而变化的数值。通过调用线性化结果文件,设计了风力发电机组控制器回路,得出了满意的响应结果。最后基于GL规范,在湍流风的情况下对关键零部件是否加控制策略所得到的载荷进行了对比,结果显示关键零部件的载荷有显著降低,满足控制策略设计的要求。     

基于激光测风雷达的风速前馈控制算法设计

文章提出了基于激光测风雷达的风速前馈控制算法设计,其特点是通过激光雷达准确有效地测得风力发电机组前方一定距离的风速、风向信号,并把所测信号引入到原有变桨控制算法中,设计了风速前馈控制器,实现变桨速率前馈补偿.以国产某1.5 MW风力发电机组设计为例,基于Bladed软件平台对所采用的算法进行仿真验证.结果表明,在来流作用于风轮之前,控制器就已经接收到超前信号,提前准备变桨动作,避免或大大减少风力发电机组的超速故障,降低了机组载荷,提高了风力发电机组在极端风况下的安全性,进而有助于提高发电量,改善风力发电机组的运行效率.     

风力发电机多域物理建模方法及独立变桨模糊控制器优化研究

针对独立变桨风力发电机,分析了风力发电机运行原理,基于以上原理在Matlab下分别建立了1.5MW独立变桨风力发电机的监测控制系统、独立变桨距控制系统、偏航控制系统、液压执行器系统和电网系统的物理模型,设计了独立变桨距控制模糊PI控制器,与传统PI控制器进行了仿真对比。仿真结果表明了该物理模型的正确性,对比结果表明,模糊PI控制器不仅能提高节距角跟踪精度而且能够稳定输出电压和输出功率,同时也减小了拍打震动和桨叶载荷。     

偏航与变桨工况对风力机尾流特性影响研究

风力机的偏航与变桨可有效降低风轮对风能的捕获能力.为分析风力机处于变桨与偏航两种状态下其尾流及输出功率特征,文中采用修正的风力机致动线模型,以NREL 5 MW为研究对象,结合大涡方法,从两种偏航角度(以+z为轴顺时针旋转10°和15°)、两种变桨角度(增大桨距角12°和减小桨距角8°)展开模拟研究.研究结果表明:风力...     

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。     

大型风力发电机组变桨距系统结构可靠性设计研究

随着风力发电技术的不断发展,大功率、长叶片已逐渐成为大型风力发电机组的主要特征和发展方向,以持续提升风能利用的经济性。风力发电机组大型化带来叶片长度和重量的显著增加,风轮每旋转一周,在低速轴上的受力和作用在叶片上的重力均会出现周期性变化,同时,在风轮旋转平面上,因风切变、塔影效应和湍流的作用而产生循环变化的载荷。风力发电机组大型化必然带来机组疲劳载荷的增加,疲劳载荷是风力发电机组在全风速范围内运行所产生的典型载荷循环,循环的数量正比于各种风速下机组发电运行的时间,决定着部件的设计使用寿命。为进一步研究风切变、塔影效应、叶片重力、叶片推力载荷对大风轮直径机组叶根疲劳载荷所产生的影响,文章通过对风轮运行载荷分析和系统仿真,对变桨传动系统结构有限元计算和分析,研讨影响变桨传动系统可靠运行的主要因素,为大型风力发电机组变桨传动系统可靠性设计提供参考。     

台风时变桨风机损坏原因及对策研究

台风工况时,变桨风机顺桨停机,整机气动载荷随风向时变,在台风交变载荷作用下,已运营的风力发电机组容易出现批量部件损坏,影响风力发电机组的全寿命周期。以2013年9月天兔台风影响的广东东部沿海山地风场为背景,参考背景风场风机设计标准,拟定考虑动态湍流的极端风速模型,选择某2 MW变桨风力发电机组为算例,分别计算该机型在台风工况不同来流方向时的气动载荷,比较分析气动载荷的变化规律,提出批量化应用变桨风机在最简化更改控制逻辑和最少化更新硬件设备的前提下应对台风的策略。     

基于变桨距控制策略的异步风电机组暂态稳定性研究

为了提高和改善在电网故障下并网风电机组的暂态稳定性,该文以并网笼型异步风力发电机组为例,考虑风力机传动链柔性带给机组振荡的影响,在典型变桨控制策略的基础上提出了一种增加以风力机转速为控制量的分阶段控制策略.通过建立并网异步风力发电机组的电磁暂态模型,基于Matlab/Simulink仿真平台,应用改进的变桨距控制策略,对电网三相对称短路故障下并网异步风力发电机组的暂态运行特性进行了仿真,并将其结果和多种不同变桨控制策略以及无功补偿策略的结果进行了比较.仿真结果验证了该文提出的变桨距控制策略能有效改善风力发电机组的暂态稳定性.     

风力发电机组液压制动系统测试平台研究

文章针对风力发电机组主机厂对液压制动系统缺乏有效试验手段的问题,介绍了一种自主开发的风力发电机组液压制动系统测试平台。测试平台采用模块化设计,主要由液压动力单元、通用及定制化阀组、高速轴及偏航制动器执行机构等部分组成,同时平台集成了NI采集和控制软硬件系统,实现对试验数据的高速采集、分析与处理。通过模拟风力发电机组高速轴制动和偏航制动过程,测试平台测得的压力、流量和位移数据与机组实际运行工况相符,满足设计要求,验证了其有效性。测试平台可以为风力发电机组液压制动系统的改进和优化提供可靠的试验保证。     

基于PID控制的变速恒频风力发电机组液压变桨距控制系统研究

文章分析了变桨距控制原理,对变速恒频风力发电机组各部分数学模型进行了分析与研究,在此基础上,建立了变速恒频风力发电机组PID液压变桨控制系统仿真模型,在matlab/simulink环境下对未加PID控制器与加PID控制器两种情况下的系统进行了仿真研究。仿真结果表明,PID控制器能改善风力机桨距控制效果,更好地捕获风能,稳定风力机功率输出。     

基于混合灵敏度H_∞的海上风力发电机组变桨控制及振动抑制

针对海上风力发电机组输出功率波动大和塔架振动明显的问题,设计了混合灵敏度H∞变桨控制器,并引入塔架前后加速度反馈控制,基于SUT-3000双馈风力发电机组模型,利用GH_Bladed软件进行仿真验证。仿真结果表明,在该控制策略作用下,海上风力发电机组输出功率比传统PI控制方法波动更小,保证了海上风力发电机组在高风速运行时输出功率的稳定性,同时降低了塔架前后振动响应。     

风力发电机组的自适应转矩控制及载荷优化

针对变速变桨风力发电机组(variable speed variable pitch,VSVP)如何在低风速时最大限度捕获风能以及在额定风速以上降低传动链载荷进行研究。低风速时在研究了传统风能追踪控制策略的基础上,文中提出通过改变最优增益系数来追踪最佳风能利用系数的自适应转矩控制策略。同时针对风力发电机组传动链的扭转振动,提出了基于发电机转速反馈滤波的转矩纹波控制方式。以2MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Blade软件平台对所采用的控制策略进行仿真研究。结果表明：所提出的自适应转矩控制策略能够更好的追踪最大功率点,同时采用转矩纹波能够降低传动链载荷     

东汽2MW风力发电机组投入试运行

2010年8月23日,由东汽生产的变桨变速双馈恒频2MW风力发电机组,在河北建投新能源风能有限公司东辛营分公司风电场完成样机的调试,并网投入试运行,发电机组运行正常。     

集中润滑系统在风力发电机组偏航驱动系统上的应用

针对风力发电机组偏航系统中偏航驱动齿轮存在润滑不足或过度润滑方面的情况,提出改进措施。安装集中润滑装置,改善偏航驱动齿轮表面及其啮合的大齿圈的润滑状况,可保证风机设备长期平稳运行。     

变速变桨风力发电机控制研究

近十年来,风力发电产业飞速发展。风力发电机功率和风轮直径不断增加,这对风力发电机控制器设计要求越来越高。文章以FD120A风力发电机组控制器设计为例,分析了如何提高风力发电机风能的捕获,介绍了力矩控制器和变桨控制器以及驱动链和塔筒阻尼器的设计。