大型风力发电机旋转叶片结构动力特性分析

大型风力发电机叶片的结构动力特性是叶片结构设计时考虑的重要方面,其固有自振频率对于整个风力机的安全运行具有重要意义。文章基于现代柔性多体动力学理论和有限元数值分析相结合的方法,对5MW风力发电机叶片的固有振动特性进行分析。结合复合材料叶片结构特性及结构参数,建立了5 MW风机复合材料叶片有限元模型,计算了考虑动力刚化及阻尼效应影响下的固有频率和振型,揭示了动力刚化效应对叶片固有频率的影响规律;并结合坎贝尔图,对叶片进行了共振分析,为叶片的结构设计及优化提供了参考依据。     

考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风电结构动力特性影响的研究

风力发电建设场地土特性及叶片转速变化会引起风力发电机动力特性及响应发生变化。基于西北地区某风电场的2 MW三桨叶水平轴风力发电机,利用ANSYS软件建立风力发电机整机模型,考虑叶片旋转及土-结构相互作用对风力发电机动力特性的影响,研究风力发电机在不同叶片转速、不同场地条件及两者共同作用下的动力特性变化规律,并利用坎贝尔图分析上述工况下风力发电机的共振特性。结果表明:叶片转速增加使风力发电机的自振频率逐渐增大,塔筒与叶片的耦合变形使频率增长加快;考虑土-结构相互作用时,风力发电机频率降低,且场地土越软风力发电机频率越小;当两种工况共同作用时,叶片旋转只对一阶频率产生影响,对高阶频率影响甚微,且风力发电机频率降低;考虑叶片旋转时风力发电机在1P转频内不产生共振点,在3P转频内一阶频率的共振点为14 r/min。此外在不同场地土下风力发电机均会产生共振点,其中Ⅲ类土的共振频率最远离额定转频。因此在风电场的场地选择、结构设计及日常运行时应注意其动力特性变化,使其频率远离共振区域,为风力发电机安全运行提供保障。     

生物质风力发电机叶片复合材料制造因素的研究

通过研究生物质风力发电机叶片复合材料制造过程中的几个关键问题,找出生产生物质风力发电机叶片复合材料的最佳工艺,为进一步的生产打下基础.     

离网型风力发电机叶片设计方法研究

根据离网型风力发电机实际运行特性,提出根据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进行叶片设计的新思路,并系统地设计计算了1kW离网型风力发电机叶片。实验结果表明,采用此设计理念可以简化整机的结构、减轻整机重量,所设计的风力机叶片具有低风速运行等特点。     

5MW风力发电机复合材料叶片结构力学特性分析

大型风力发电机复合材料叶片的强度、刚度和抵抗屈曲等结构力学特性对风机的性能及寿命有重要的影响。文章结合MATLAB和ANSYS有限元建模方法,建立了含有铺层信息的复合材料叶片三维有限元模型,对5MW风力发电机叶片进行了静态结构力学特性分析;定义了两种极端运行工况,分析和计算了极端工况载荷作用下的叶尖位移及力学特性,得到了应力最大的关键区域及屈曲特征。将仿真分析结果与FAST软件计算结果进行对比,验证了该方法的有效性,为进一步地分析和铺层厚度优化提供了可行的方法和参考依据。     

1 kW户用风力发电机的叶片设计及试验

采用Wilson叶片优化设计模型系统地设计了1kw户用风力发电机叶片。采用新型虚拟仪器测试平台,对装有叶片模型的lkW户用风力发电机的运行参数进行采集、分析、处理,为风力发电机叶片的进一步优化设计提供了重要的科学依据和实践经验。     

基于流固耦合的风力机塔筒动态特性分析

塔筒动态特性分析对风力发电机的振动设计起着关键作用。文章以1.5 MW风力发电机塔筒为研究对象,将叶片旋转和随机风载荷作为载荷输入条件,建立风力机塔筒叶片旋转载荷模型、流固耦合风载荷模型、结构动力学方程,分析计算得到随机载荷下叶片旋转和风载共同作用时,风力机塔筒动态特性评估方法。     

叶片和塔架振动对风电传动系统外载荷的影响

应用二结点梁单元建立风力发电机叶片和塔架的结构模型,并结合风力发电机叶片的气动载荷计算模型、传动系统模型、发电机模型和变速变桨距控制系统模型,得到可考虑叶片和塔架结构动力响应影响的风力发电机传动系统动态外载荷计算模型。应用该动态外载荷计算模型,计算风力发电机传动系统在正常运行条件下的动态外载荷,并对叶片和塔架结构振动对风力发电机传动系统动态外载荷的影响进行分析。     

1kW离网型风力发电机的研究与开发

结合内蒙古的风资源情况研制了lkW离网型风力发电机,在叶片的设计计算中应用了"根据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.研制的直接驱动式稀土材料永磁外转子内定子发电机,改善了机组动态特性,各风速段运行平稳,大大提高了风力发电机的使用寿命.风场测试结果表明,所研制的1kW风力发电机准确地达到了预期考核指标,可作为内蒙古小型风力发电机的更新换代产品进行示范.     

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.