弯扭耦合作用下变频风机叶片断裂分析与治理技术研究

针对某变频运行风机发生的叶片断裂故障,采用无线应变测试技术获取了不同工况下转轴扭矩脉动特性。建立叶轮叶片有限元模型,获取风机各阶模态特性;将实测脉动扭矩作为激励,计算扭矩脉动下叶片所承受的应力特性。结果表明：电机输出谐波可能激发叶片轮盘弯扭耦合共振,导致叶片局部应力增大,进而疲劳断裂;叶片顶部加之字形加强筋可以有效减小叶片振动,预防断裂。     

风力发电机组偏航电机选型优化方法探究

为了使风力发电机组偏航系统驱动电机的选型准确合理,也为了揭示偏航电机在超过截断值外载后的运行情况,文章提出了一种基于偏航电机特性(扭矩-转速)曲线和外载时间序列的仿真模拟方法,并用该方法定量地分析了3类工况下普通型和高海拔型两款偏航电机的运行情况。3类工况如下:(1)在额定转速下,偏航电机经历大于截断值外载,且逆风偏航;(2)偏航电机由静止开始启动时,经历大于截断值外载,且逆风偏航;(3)在额定转速下,偏航电机经历大于截断值外载,且顺风偏航。研究结果表明,在某些工况下,所选两款偏航电机会出现短时间的堵转运行或反拖运行问题。文章所提出的仿真方法,可为偏航电机的精细化选型提供定量参考,也可作为检验截断值外载是否合适的评判方法。     

复合材料输电杆塔结构受力分析

为研究复合材料输电塔架结构的受力性能,对330 kV复合材料输电塔架结构进行了有限元分析,考察了复合材料输电杆塔结构在不同工况下的位移和内力变化情况。研究结果表明：位移控制需要综合考虑断线和大风工况的影响,断线工况对复合材料内力的影响要大于其他工况,杆塔总弯矩值较小,塔体以受压为主,内力均匀分布,说明塔身斜度设计合理;杆件的最大应力发生在塔体底部,约200 MPa,塔体复合材料主材不到100 MPa,有较大的安全富裕度,塔体应力满足要求。     

MW级风电机组塔架在不同偏航角度下的强度非线性分析

针对MW级风电机组塔架在不能满足强度要求的条件下而发生的倒塌现象,运用有限元法对塔架进行强度分析,得到在两种不同工况下的应力变化规律。在动力响应过程中,提取了典型的振型图,得到相应的振动特性。考虑在不同偏航角度过程中,进行塔架质心的合位移非线性分析,结果表明,顶部质心的位移偏移量呈非线性增长,当偏航角度为0°时,合位移的最大值为0.05 m,随着应力的增大,合位移非线性增大。该结果为MW级风电机组塔架在运行过程中强度分析提供一定的参考,在一定程度上避免了塔架的倒塌现象。     

基于ABAQUS地震激励下风力机结构损伤分析

高耸的风力机塔架结构属于典型的顶部附有大集中质量的细长柔性体的力学结构,相比传统建筑结构差异性较大,极易受到地震载荷影响。基于有限元分析软件ABAQUS建立风力机塔架、基础平台和土体模型,通过FAST导出风轮非定常推力,作用在塔顶机舱,土体底部施加地震加速度时间序列,进行风力机结构模态分析、稳定性分析和动力学响应分析。研究表明：塔架主要的运动形式为摇摆运动和弯曲振动;塔架一阶固有频率为0.290 Hz,大于风轮的额定旋转频率0.202 Hz,因此叶片旋转不会引起风力机塔架发生共振;风载荷作用下,塔架发生横向屈曲,屈曲位置位于塔架底部且随模态阶数增大而逐渐向上发展,屈曲因子较大;地震载荷作用下,塔架发生纵向屈曲,屈曲位置同样位于塔架底部且随模态阶数增大而逐渐向上发展,较风载荷发生屈曲区域相对更大,屈曲因子相对较小。     

大型风机偏航状态力学分析及偏航控制策略研究

为制定合理的偏航控制策略,研究了偏航状态下叶片吸收风能的特性,分析了偏航状态下的叶片受力特性,并研究了偏航误差在不同风速下对风轮空气动力的影响;根据偏航状态受力分析,制定了分风速段变参数偏航控制策略,讨论了策略实现中关键数据处理方式。经风场测试表明,此策略完全能满足风机对偏航的要求,经仿真数据的外推法统计分析,此策略能在不影响整机受力及发电量的情况下,减少寿命周期内的偏航次数,提高偏航机构寿命。     

CFB锅炉一次风机叶轮前盘损坏原因分析

离心式风机叶轮前盘外沿在运行中发生局部损坏脱落,在国内外是很少发生的。对发生在2002年以来上海石化热电总厂CFB锅炉一次风机叶轮损坏的情况作了介绍,对损坏的前盘断口情况作了描述,分析了损坏原因,介绍了处理情况。比较了CFB锅炉风机与四角燃烧煤粉炉风机的不同之处,总结了CFB锅炉一次风机的选型技术要求,供有关人员借鉴。     

发电机组过速保护拒动原因分析

水轮发电机由干电力系统种种原因.运行中突然甩掉全负荷的情况是比较多的.甩负荷后调速器失控引起发电机组转速升高造成机械破坏.特别是转速较高的发电机线速度高,要求过速保护要非常可靠,也就是转速继电器要可靠.为了动作可靠.一般过速转速信号来自永磁机副绕组电压.此电压与发电机转速成正比关系.另一路与同轴离心式转速继电器的接点并联.如图1所示.这样在出现过速的情况下,电气接     

XE82直驱型风机在高风速下偏航系统可靠性分析

对XE82直驱型风机的整体运行情况作了简要介绍,描述了XE82直驱型风机的偏航系统组成、作用及控制过程.通过数据分析发现XE82直驱型风机的偏航系统在高风速下运行时存在的一些问题并给出解决方案.     

小型风力发电机偏航系统动力学分析

为分析偏航失稳机理,以某小型风力发电机为研究对象,基于偏航扭转振动模型,分析得到了偏航失稳的条件;通过建立该风力机的刚-柔耦合模型,进行强迫振动分析,研究风力机偏航速度、塔架扭转刚度和偏航阻力对其振动特性的影响.结果表明,偏航速度对其偏航稳定性有一定影响,增加塔架扭转刚度能显著改善偏航振动响应,而施加偏航阻力并不能有效...     

基于转速测量的风力机独立控制仿真

风力发电机组的主要部分由风力机和发电机所组成。为了尽可能的尊重实际风力机的物理特性及其运行的物理过程,需要分清控制对象并将风力机与发电机相分离,对其进行独立研究。并通过分析风力发电机组的额定工作点,将额定风速以上的桨叶节距角控制转化为风力机额定转速以上的桨叶节距角控制,最终经实验证实仿真方法实用性与正确性。     

永磁同步风电机组发电机定子温度建模方法

针对山地风电场大型永磁同步风电机组发电机定子温度的变化特点及传热过程进行分析,提出一种基于风电机组SCADA数据的发电机定子温度建模方法。首先,分析风电机组在实际运行过程中定子温度的变化情况;然后,根据永磁同步发电机内部的传热过程,对发电机定子温度建模;最后,采用风电机组正常运行时的SCADA数据求解模型参数。实例分析表明,风电机组状态正常时,定子温度估计的平均误差绝对值为0.59 ℃,模型精度较高;风电机组状态异常时,模型温度估计的平均误差绝对值为5.17 ℃,精度显著降低。     

风力发电机组的空气气动力特性和发电机的控制

首先研究风力发电机组的空气动力特性,确定风力发电机组的最优工作点以及在各种风速下的控制策略;然后参照风能利用系数的特点确定自寻优控制策略;最后讨论了发电机的两种控制方式,即转速控制方式和力矩控制方式,结合空气动力学确定对双馈电机所采取的控制环节以实现最优工作点跟踪。     

Effect of operating methods of wind turbine generator system on net power extraction under wind velocity fluctuations in fields

The effect of how a wind turbine generator system is operated is discussed from the viewpoint of net power extraction with wind velocity fluctuations in relation to the scale and the dynamic behavior of the system. On a wind turbine generator system consisting of a Darrieus-Savonius hybrid wind turbine, a load generator and a battery, we took up two operating methods: constant tip speed ratio operation for a stand-alone system(Scheme1) and synchronous operation by connecting a grid(Scheme2). With our simulation model, using the result of the net extracting power, we clarified that Scheme1 is more effective than Scheme2 for small-scale systems. Furthermore, in Scheme1, the appropriate rated power output of the system under each wind condition can be confirmed.     

200kW风力发电机控制系统研究

阐述了２００ｋＷ风力发电机控制系统的构成和特点，对风力发电机并／脱电网和自动跟风两项关键技术提出了相应的实现方法。     

基于直流电机的风力机模拟技术研究

分析了风力机的运行原理,建立了风力机模型,制定了简单有效的转速、转矩控制模拟方案,搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟平台,应用LabWindows/CVI开发了上位机界面。该风力机模拟系统应用于并网型变速恒频交流励磁双馈风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速、转速下的运行状态,满足了双馈发电机在同步、超同步、亚同步状态下运行以及进行风电系统最大风能追踪等方面研发的需要,可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

Flicker study on variable speed wind turbines with doubly fed induction generators

Grid connected wind turbines may produce flicker during continuous operation. This paper presents a simulation model of a MW-level variable speed wind turbine with a doubly fed induction generator developed in the simulation tool of PSCAD/EMTDC. Flicker emission of variable speed wind turbines with doubly fed induction generators is investigated during continuous operation, and the dependence of flicker emission on mean wind speed, wind turbulence intensity, short circuit capacity of grid and grid impedance angle are analyzed. A comparison is done with the fixed speed wind turbine, which leads to a conclusion that the factors mentioned above have different influences on flicker emission compared with that in the case of the fixed speed wind turbine. Flicker mitigation is realized by output reactive power control of the variable speed wind turbine with doubly fed induction generator. Simulation results show the wind turbine output reactive power control provides an effective means for flicker mitigation regardless of mean wind speed, turbulence intensity and short circuit capacity ratio.     

Reduced models of doubly fed induction generator system for wind turbine simulations

This article compares three reduced models with a detailed model of a doubly fed induction generator system for wind turbine applications. The comparisons are based on simulations only. The main idea is to provide reduced generator models which are appropriate to simulate normal wind turbine operation in aeroelastic wind turbine models, e.g. for control system design or structural design of the wind turbine. The electrical behaviour such as grid influence will therefore not be considered. The work presented in this article shows that with an ideal, undisturbed grid the dynamics of the doubly fed induction generator system is very well represented by the dynamics due to the generator inertia and the generator control system, whereas the electromagnetic characteristics of the generator can be represented by the steady state relations. The parameters for the proposed models are derived from parameters typically available from the generator data sheet and from the controller settings. Thus the models are simple to apply in any case where the generator data sheet is available. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Comparative study of power converter topologies and control strategies for the harmonic performance of variable-speed wind turbine generator systems

Power converters play a vital role in the integration of wind power into the electrical grid. Variable-speed wind turbine generator systems have a considerable interest of application for grid connection at constant frequency. In this paper, comprehensive simulation studies are carried out with three power converter topologies: matrix, two-level and multilevel. A fractional-order control strategy is studied for the variable-speed operation of wind turbine generator systems. The studies are in order to compare power converter topologies and control strategies. The studies reveal that the multilevel converter and the proposed fractional-order control strategy enable an improvement in the power quality, in comparison with the other power converters using a classical integer-order control strategy.     

基于风电机故障的电力系统运营风险评估及保险转移的研究

风电机故障导致的系统电力缺额会给系统运营带来经济损失,目前由系统运营部门承担。为实现风险转移,建立了风电场风电机故障概率出力模型,并考虑了风电场风电机故障下电力系统运营的风险,通过对风电机故障条件下电力系统的蒙特卡罗抽样仿真,计算了不同负荷条件下电力系统运营调度的经济风险,并制定相应的保险转移机制。为全面评估风电的经济价值和风电场的规划设计提供了参考,并为风电场风电机故障风险转移提供了一种可供选择的方法。