减少风力机转矩波动的异步变桨控制

为了减少大型风力机的风轮转矩波动,本文根据风剪切、塔影和湍流对风轮转矩的影响规律提出了一种新型的异步变桨控制策略,即独立地对每个桨叶的桨距角进行控制,从而改变了桨叶上气动力产生的摆振力矩,减少了风轮转矩的波动和桨叶上的不平衡载荷;同时采用单神经元自适应PID控制策略设计异步变桨控制器。仿真结果不仅验证了基于单神经元自适应PID的异步变桨控制策略的正确性和有效性,而且证明采用该异步变桨控制系统不但减少了风轮转矩被动,还减少了桨叶上挥舞力矩的波动、偏航力矩波动和俯仰力矩波动,有效降低了风力发电机组各部件的疲劳载荷,对今后实际风场中异步变桨控制系统的实现具有一定的指导意义。     

基于单纯形法的风电机组独立变桨控制技术研究与仿真

针对风电机组在风切变、塔影效应的影响下，如何减缓叶根挥舞弯矩进行了研究。提出了基于单纯形法的独立变桨控制策略，在保证风电机组功率控制的基础上，实现减缓叶根挥舞弯矩及其1P分量载荷的目的；分别将该方法和传统PI控制的独立变桨控制策略应用于4.5MW风电机组模型，并在湍流风况下进行仿真，对比分析叶根挥舞弯矩及其功率谱密度、机组输出功率。通过4.5 MW风电机组模型仿真运行数据分析，表明基于单纯形法的独立变桨控制策略能够有效减缓叶根挥舞弯矩及其1P分量，且能稳定输出功率。     

抑制风力机疲劳载荷的直接比例谐振独立变桨控制策略

为减小由叶轮扫略面内风速不均衡导致的风力机疲劳载荷,提出一种无需科尔曼坐标变换的直接独立变桨控制策略。首先,基于风力机叶片旋转坐标系和轮毂静止坐标系之间的关系,分析了叶根弯矩谐波载荷对轮毂载荷的影响规律及其抑制机理;其次,为抑制风力机谐波载荷并减少传统独立变桨控制策略倾覆和偏航力矩之间的耦合影响,提出基于单个叶根弯矩的直接比例谐振(PR)独立变桨控制策略,通过建立周期时变叶片系统的平均线性化模型,设计了相位补偿器和控制器参数,并对所提控制策略在系统参数时变情况下的稳定性进行了频域分析;最后,建立基于Turb Sim-FAST-MATLAB/Simulink风电机组载荷及控制联合仿真模型,分析了某1.5 MW风力机在湍流风作用下的疲劳载荷特性以及不同变桨控制策略的疲劳载荷抑制效果。结果表明,与常规统一变桨控制策略相比,所提直接PR独立变桨控制策略能有效抑制风力机疲劳载荷,且其对机组有功功率输出几乎无影响。     

基于ABAQUS的风力机整机有限元建模和动力分析

主要基于ABAQUS有限元软件通过密度等效的方法建立了风轮-机舱-塔筒的一体化模型,并对风力机整机进行了结构的动力特性和动力响应分析。结果表明:低阶振型表现为叶片的摆振和挥舞,高阶则会出现塔筒的谐波振动;随着风速逐渐递增,在整个仿真时间内塔顶和叶尖的顺、横风向的位移和加速度响应总体水平均逐渐增大,且在0坐标轴上下波动,响应周期逐渐缩短;叶尖点1的顺风向位移响应在整个仿真时间内要普遍略高于叶尖2、3,主要可能由于风速沿高度变化产生的风剪切效应以及考虑风向的变化,导致越高处湍流风速越大,从而产生的风荷载越大,进而产生气动力不平衡的缘故。     

兆瓦级风电机组叶片延长载荷分析及平稳运行控制方法

为提高已建成风场中风电机组的发电效益,风电机组叶片延长是其有效途径之一。然而,叶片延长后风电机组易受到不同湍流强度扰动而导致机组极限载荷大幅变化,甚至损伤。首先从叶根、轮毂与塔基三个部位分别分析了湍流对风电机组的极限载荷变化。针对中低风速区间高湍流风况导致机组变桨频繁与功率输出不稳定的问题,采用桨距角控制与转速优化相结合的主动减载控制策略,通过预留出一部分转子转速以应对减载后的湍流现象,减轻变桨系统的负担。实验结果表明,在减载25%的情况下,所采用控制策略能够使桨距角基本稳定在2.5°左右,有效地减缓了湍流波动对桨距角,为使用叶尖延长等技术的风电机组稳定运行提供了一定的理论基础。     

变速风力发电机组的变桨控制及载荷优化

针对额定风速以上,如何抑制变速风力发电机组因反馈信号滞后引起的输出功率波动以及机组载荷等控制技术问题进行研究。在研究了传统变桨控制的基础上,提出基于风扰动的前馈补偿控制与传统PID反馈信号相结合的变桨控制策略。通过MATLAB环境下进行仿真研究,结果表明:桨控制策略能够快速使风力机的输出转矩保持在额定转矩附近,减小风机转速波动以及风电机组传动链扭振,从而降低风电机组承受的气动载荷使得系统运行更加平稳。     

基于泛模型的风电机组恒功率预测控制仿真研究

为平滑风力发电系统额定风速上输出功率的波动,应用关于风剪切及塔影效应的空气动力学理论对叶片载荷进行深入分析,得出风力机桨叶不平衡摆振载荷是输出功率波动的主要原因。针对叶片的非线性耦合特性、被控对象无法准确建模、不确定因素作用及强外界扰动带来的问题,采用泛模型预测的独立变桨控制策略,解决了输出功率波动问题。以3 MW风电机组为研究对象,进行泛模型预测独立变桨控制策略仿真试验,结果表明,相比传统的统一变桨控制,泛模型预测独立变桨控制不仅可以使风力机输出功率的波动大大减小,还能减弱甚至消除由于不平衡载荷带来的疲劳、振动、动力稳定性差等问题。     

基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略研究

针对风切变和塔影效应引起的风力机气动载荷周期性波动,展开风电机组独立变桨距控制策略研究。基于叶素动量理论进行风轮叶片气动建模,在Matlab/Simulink平台上编程实现叶片气动载荷计算模型,并与GH Bladed仿真结果进行对比分析。提出了基于方位角和载荷联合反馈的独立变桨距控制策略,根据方位角反馈设置动态权系数,周期性调节每支叶片的桨距角,并在此基础上增加了叶根挥舞载荷PID控制环节,以微调修正桨距角。基于Matlab/Simulink和GH Bladed平台进行仿真分析,结果表明,该联合反馈控制策略可有效平缓周期或随机性的叶片挥舞载荷波动,而且对于减小风轮不平衡载荷以及降低风力机疲劳载荷有较好的效果。     

基于风剪切和塔影效应的大型风力机独立变桨控制研究

为捕获最大风能和改善风力机工作性能,基于对风剪切和塔影效应等因素对风力机的影响分析上,对大型风力机独立变桨控制即其对风力机桨叶载荷的影响进行了研究,并对1台2 MW三桨叶上风向水平轴风力机进行了独立变桨控制仿真实验.仿真结果表明,相比统一变桨控制,独立变桨控制不但满足风力机输出功率维持额定值不变,而且使风力机桨叶的挥舞...     

抑制载荷的风力机扰动前馈与预测反馈复合控制

针对实际作用在风力机上的有效风速难以测量的问题,设计Kalman滤波器,通过对风轮气动转矩的最优估计及其与风速的关系,对风速进行递推计算。优化抑制扰动的前馈控制律,减小湍流风对风力机性能的不利影响。同时,以风轮转速的平稳性和塔顶位移的最小化为优化控制目标,设计了变桨距预测控制器。在Matlab平台上,使用5MW风力机的数据,进行仿真实验。结果表明,前馈控制与预测反馈控制相结合的复合控制,可有效地抑制扰动,减小风力机机械部件的疲劳载荷,改善整机性能,延长风力机寿命。     

角度风作用下的线条风荷载的计算问题

本文对规范中角度风作用下风荷载的计算公式和数值进行了推导和验证,补充了直线塔在角度风作用下风荷载的数值,并得到了转角塔在角度风作用下线条风荷载的计算公式和表格,方便了工程应用。文章还提出了自己在输电线路设计中的一些观点。     

风电场风切变指数研究

根据山东某风电场实测资料,对风电场逐月、逐时、不同风速下的风切变指数进行研究并探究风切变指数不同取值对风电场轮毂高度处风资源的影响。在分析轮毂高度风资源时,建议采用高差较小的高度处风速根据综合风切变指数进行推导。     

风切变指数在风电场风资源评估中的应用

以内蒙古地区3座70m高测风塔连续2年的实测数据来分析风切变指数的变化,结果表明:1)不同高度梯度的风切变指数受地面粗糙度及周围地形地貌的影响较大。2)计算相邻高度的风速时,采用相邻高度间的风切变指数计算得到的结果较好;计算相差较大的高度间风速时,采用拟合曲线得到的风切变指数计算得到的结果较好。3)利用3～25m/s的风切变指数计算各月风速及年均风速结果都与实测值最接近;而利用全部风速数据的风切变指数计算统计各月风速往往比实测值偏大;利用3～25m/s拟合曲线得到的风切变指数统计各月风速比实测值偏小。     

基于风资源评估的风电机组设计风速分析

以新疆某风区的地形、风资源情况为研究对象,分析其历史风资源基础数据。通过计算、分析风能密度、风向频率及风能密度的方向分布、风速年变化、湍流强度、年发电量等主要参数,优化和确定有利于该地区的风力机设计风速和功率。通过例证分析了尾流的影响,指出进行风力发电机组选型和配置时应注意的问题。     

风电场风能资源评估

结合甘肃省玉门市低窝铺二期风电场工程对测风资料进行了分析,得出1年中各月份的平均风速,10m高及70m高处各等级风速的百分比,风向分布等,可得出主风向、年风功率密度及年风能可利用小时数,从而实现对风能资源的精确评估。     

风场风力条件评估系统开发

运用VC++编写风场风力条件的评估系统,该系统包括正常风力条件和极端风力条件2大部分。在各个模块中针对不同的风力条件,采用交互式数据输入方式,计算出具体数值,且绘出图形,从而全面、具体地对风场风力条件进行分析与评估     

基于等效平均风速的风力发电功率预测

目前应用风速气象数据预测风力发电功率的方法存在较大误差,难以满足工程应用的精度要求.文中基于能量守恒原理提出了风力发电机组等效平均风速的概念,并通过为期1年的现场实验分析得到等效平均风速与最大风速和平均风速的函数关系,由此提出了基于等效平均风速的风力发电功率预测方法,并与以往基于平均风速的风力发电功率预测方法进行了工程应用效果对?栽 比,表明基于等效平均风速的预测方法较基于平均风速的预测方法在预测精度方面有明显提高.     

风力发电与风轮机优化设计

介绍了世界风电的利用情况,提出了风轮机的工程优化设计方法,并创制了工程设计图,用这种图可以方便迅速地设计风轮机的主要尺寸。     

广东南澳风电场风能资源评价

以南澳气象站长系列 ( 34年 )测风资料和风电场 ( 1年 )测风资料分析、评价风电场风能资源。     

风电场风速及风功率预测方法研究综述

随着全球能源形势日益严峻,传统的化石能源面临枯竭危机,清洁的可再生能源尤其是风能越来越受到人们重视,将来很可能替代化石能源成为主要能源。风速及风功率预测这一基础性研究课题对于风电场规划、风功率的控制、风电并网后电网的安全经济运行有着重要的意义。本文就风速及风功率预测模型进行了归纳整理和比较分析,对各种模型进行了客观评价,最后指出了未来预测模型的发展趋势。