大型风力发电机组控制系统的安全保护功能

介绍了风力发电机组控制系统所具备的主要功能之一——安全保护功能。它主要包括制动保护、独立安全链、防雷保护、器件自身保护、接地以及后备电源等保护功能，这些保护是风力发电机组安全运行的前提和保证。     

大型风力发电机组的建模与仿真

建立了大型变桨距风力发电机组在标称状况下的非线性数学模型，将其线性化后，在不同风速下进行了不同输入（桨矩角β、风速ｖ和电网电压Ｕ１变化）的开环仿真。仿真结果对控制器的设计有参考价值。     

大型风力发电机组的软并网控制系统

本文在介绍桨距失速控制风力发电机组控制系统中软并网部分控制要求与控制策略的基础上,给出了大型风力发电机组软并网系统控制的总体设计思路,分析了大型风力发电机组各种并网方式的特点,同时给出了用单片机设计的硬件电路及软件的设计方案。     

大型风力发电机组变桨距系统故障定位

提出了一种快速、方便、准确有效的故障定位方法：信息流故障诊断方法,为采取正确有效的处理措施提供有力指导和保证,并通过绘制信息流图、分析、定位及应用等以实例的方式对故障定位方法进行了详细的阐述。     

减缓风力发电机组驱动链载荷的控制器

提出一种采用H_∞全反馈控制方法,在求出全反馈系数K的基础上找出抑制不稳定扭力的传递函数,重新组成一个该型机组所需的载荷阻尼控制器.理论仿真结果证明此方法的可行性.     

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。     

基于混杂自动机的大型风力发电机组全程控制

风力发电系统是具有不确定性的复杂非线性系统,机组运行工况变化十分频繁。通过对风力发电机组的系统特性分析,发现风力发电系统呈现出混杂系统的典型特征。因此,基于混杂自动机理论建立了1.5 MW双馈型风电机组的混杂动态模型,并根据风力发电机组控制策略设计了能够在机组运行中实现全程自动化的混杂控制系统。仿真结果表明,基于混杂自动机的动态模型可以实现风电机组的全程模拟,所设计的混杂控制系统能够满足风电机组全程控制要求,证明了混杂系统理论应用于风力发电研究领域的有效性。     

风力发电机组防雷保护系统电涌保护器(SPD)的计算和选用

根据风电机组和相关领域防雷保护标准,介绍风力发电机组中SPD的重要作用和选用的原则,详细阐述SPD的安装模式、参数的选取和失效保护措施,对于风机电气防雷系统的设计具有参考价值。     

大型变速风力发电机组的风速软测量

将风力机有效风速的估计作为软测量问题,提出了基于支持向量机的有效风速软测量模型。仿真结果表明,支持向量机是软测量建模的有效方法,有效风速的估计能较好地跟踪有效风速的变化趋势,并具有较高的泛化能力和估计精度。     

大型风力发电机组塔架联接螺栓最大工作载荷的计算

通过风力发电机组塔架联接螺栓所受的载荷种类、特点,对塔架联接螺栓受力状态进行分析,并根据螺栓的分布规律推导出联接螺栓最大工作载荷的精确、简便的计算公式,可供相关设计人员参考.     

风力发电机轴的损坏原因及其修复

简述了HSW-250型风力发电机组运行过程中出现的零部件损坏的现象;通过现场检查和分析,掌握了发电机轴与轴承配合超差问题;指出了振动过大是发电机轴损坏的根本原因.文章讨论了对发电机轴修复的方法,认为采用低温镀铁修复工艺是适宜的.     

Robust pitch controller for output power levelling of variable-speed variable-pitch wind turbine generator systems

A robust pitch (RP) controller for variable-speed variable-pitch wind turbine generator systems (VSVPWTGS) is presented. The controller can not only level the wind energy conversion but also be applicable in a wide wind speed region even subject to large parametric or non-parametric disturbances. VSVP-WTGS consists of multi-subsystems with different time scales. The dominant `slow? dynamics are non-affine and high nonlinear. By considering `fast? subsystems as perturbations to the `slow? one, the dynamics of VSVP-WTGS can be represented by a nominal model and an error one. The RP controller is composed of a nominal inverse-system controller and a robust compensator. With the nominal inverse-system controller, the nominal closed-loop system can track its reference dynamics. With the robust compensator, turbine parameter uncertainties and non-parametric perturbations are tolerated. The performance of the RP controller is confirmed through theoretical analyses and computer simulations. Results show that RP controller can operate in a wider wind speed region robustly compared with a proportional-integral-derivative controller. Compared with other nonlinear controllers, the RP controller is simpler and can be more easily extended to other kinds of WTGS.     

风特性对风力发电机组输出功率的影响

为了准确研究不同类型的风速对并网风电机组输出功率的影响,建立了并网风力发电机模型和不同类型风速的模型。在不同类型风速的扰动下,对异步风电机输出功率的波动进行了仿真分析;针对引起功率振荡最严重的阵风,进行了不同频率的阵风扰动下风电机组功率振荡的比较,对阵风扰动下风电机组间的相互影响进行了仿真分析。结果表明,在相同幅值的扰动下,阵风引起的风电机组功率振荡最严重,机组功率振荡情况与阵风扰动的频率有关,单台机组在阵风扰动下产生的振荡对其他机组也会产生一定的影响。     

自整定模糊控制器在风力发电机组中的应用

风力发电机组参数的时变性、非线性,输入风速的随机性,造成输出电能质量较差.为改善系统输出功率的动态性能和稳态性能,运用自整定模糊控制器与二元函数的分片双二次Lagrange插值算法相结合的控制算法,并详细分析了该算法实现过程的时效性和控制性能.自整定用指数形式的修正函数来表示,根据控制对象的具体情况和要求,用计算机键盘对该函数中的参数进行调试,参数确定后形成以偏差为自变量的修正函数.运用SIMULINK的仿真结果表明,自整定模糊控制器和Lagrange插值法相结合的控制算法在风力发电机组中的应用,显著地改善了系统的控制品质和稳态性能.     

大型风力发电机组独立变桨多目标控制

为限制大型风力发电机组在高风速时的功率输出和风力机气动载荷,首先,采用PID控制,设计独立变桨距功率和扭矩外环控制;其次,引入不依赖于系统数学模型的无模型控制,设计桨叶挥舞弯矩内环控制;最后,以外环控制输出桨距角为参考量,内环无模型控制期望桨距角为反馈量,利用PID控制,给出3个桨叶桨距角最终参考值。利用Matlab/Simulink仿真软件,搭建了3 MW风电机组仿真平台,仿真结果表明,所设计的独立变桨距多目标控制,能够完成在高风速时保持风力机组输出功率恒定、平衡3个桨叶所受扭矩以及兼顾3个桨叶所受挥舞弯矩的多目标控制任务。     

大型水平轴式风电叶片的结构设计

风电叶片是风力发电设备的关键部件之一,其制造成本占总成本的20%～30%.叶片结构是叶片捕获风能的保证,并直接影响风力发电设备的运行寿命.因此,叶片结构设计的好坏在很大程度上决定了风力发电设备的可靠性和利用风能的成本.文章从材料、结构形式、铺层设计、结构分析等4个方面详细地阐述了风电叶片结构的设计技术.     

1kW离网型风力发电机的设计

结合内蒙古的风能分布情况研制了1 kW离网型风力发电机,在叶片的设计计算中应用了"以发电机对蓄电池充电特性曲线,设计叶片的空气动力特性及外形"的新设计理念,使叶片在蓄电池的充电过程中与发电机得到很好的匹配.风场测试结果表明,所研制的1 kW风力发电机准确地达到了预期考核指标,该机可作为内蒙古小型风力发电机的更新换代产品进行示范.     

Structural integrity of a direct-drive generator for a floating wind turbine

In this work, the suitability of a direct-drive radial flux permanent magnet generator is examined as a probable drive-train candidate for a stepped-spar floating wind turbine system that supports a 2 MW downwind turbine. The suitability of the generator is assessed based on the structural integrity of its design (i.e., the stability of the air-gap between the rotor and stator) in response to the nacelle motions and its possible design implications on the overall system. Air gap deflections due to structural deflection and bearing tolerances were examined independently. The nacelle motions are obtained from experimental and numerical investigations on a 1:100 scale model. ANSYS suite is used to estimate the structural deformations of the generator and the changes in the air-gap distribution. Also, a simplified analytical model is used to compute the resulting changes in flux density and force distribution along the rotor periphery. The analytical model is also validated by 2D magneto-static simulations by utilising Finite Element Methods Magnetics software (FEMM).Preliminary results suggest that, if the nacelle accelerations are limited to 0.3 times the acceleration due to gravity (g) and the motion response cycles are below the fatigue limit, the air-gap stability of the generator is more sensitive to magnetic forces. Contributions to air-gap eccentricity from shaft displacements can be limited if the bearing supports can be designed for high stiffness. This also confirmed the adequacy of the platform design. The results also emphasise the need for air-gap management when designing direct-drive generators for floating wind turbines. Two methods are investigated as potential solutions to limit the maximum air-gap deflection to 10% level. The method of increasing structural stiffness led to a structurally unfavourable design that could potentially affect the stability and resonance properties of the system. The method of increasing the design air-gap led to a structurally more favourable design, although this meant an increase in magnetic material and hence the costs. Thus, implementing direct-drive radial flux permanent magnet generators for floating wind turbines is challenged by the difficulty in achieving optimal weight and costs at acceptable performance without compromising the air-gap tolerances. There is a need for an amendment to design standards to recognise the design challenges of Floating wind turbines.