风力机组偏航系统的建模及仿真

建立了上风向风力发电机组偏航系统的数学模型，通过仿真分别研究了偏航动态特性与机组的特性参数的关系，如与风轮合力作用点至垂直偏航轴间距离Ｈ，尾舵合力作用点至垂直偏航轴间距离Ｇ１，尾舵特性以及上风向风速之间的定量关系。仿真结果对偏航系统的设计及其控制参考价值。     

实度对低风速风电机组风轮气动性能影响研究

为提高低风速地区的风能利用率,研究风轮实度对低风速风电机组气动性能的影响。考虑影响风轮实度因素（叶片数量、弦长及安装角）,设计2组不同弦长叶片与可调安装角轮毂。安装角改变时不仅会引起实度变化,还会使叶尖速比发生改变。通过车载试验验证安装角不同时对风轮气动性能的影响主要与叶尖速比相关。根据不同风轮表面压力分布数值模拟结果得出：相同风速下,弦长由叶根到叶尖逐渐增大的叶片更易启动。相同条件下,试验机组输出功率与数值模拟机组输出功率最大相差5.37%,说明数值模拟结果可信。随着风轮实度的增加,风速5 m/s时,其风能利用系数呈增大趋势,风速8 m/s时,其风能利用系数呈减小趋势,两趋势相交时实度为25.38%,得出该实度下风轮气动性能较优,即可得到适合低风速地区的风轮实度。     

叶片数目对风力机等效风速空间分布的影响研究

提出一种具有普适性的n-叶片风力发电机等效风速分布模型,并建立等效风速变换因数Weq的数学描述。采用Matlab数值模拟等效风速在不同叶片数目n、风轮半径r、风轮方位角度β下的空间分布,分析比较了2-叶片风轮、3-叶片风轮和4-叶片风轮的等效风速空间分布特点。研究结果表明等效风速值在整个风轮扫略面内随相关参数的变化具有不同的空间分布特性和规律。     

风力发电技术讲座(四) 风力发电机组(2)

4调速 装置自然界的风速经常变化。风轮的转速随风速的增大而变快，发电机的输出电压、频率、功率也增加；当风轮的转速超过额定值时，有可能影响机组的使用寿命，甚至造成设备的毁坏。为使风轮能以一定的转速稳定地工作，风力发电机上设有调速装置。调速装置是在风速大于设计额定风速时才起作用，因此，又被称为限速装置。当风速增至停机风速时，调速装置能使风轮顺桨（风向与风轮旋转平面平行）停机。     

基于多次Bezier曲线的Savonius风力机叶片优化设计

为提高Savonius风力机效率,提出一种基于多次Bezier曲线的Savonius风力机叶片设计新方法,通过调整设计公式中4个设计参数(叶片弦长L、叶片顶点偏向控制系数k_x、叶片顶点高度控制系数k_y、叶片头部宽度控制系数k_a)来修改叶片形状;结合CFD数值模拟、正交试验、响应面法分析得到最优风轮尺寸参数及其性能特点。研究结果表明:所提出的叶片优化设计方法适用于所有Savonius风力机,优化过程直观、便捷,优化结果准确;优化后风轮的风能利用系数、扭矩系数明显提高,且风速越低,提高越明显。风速为3.0 m/s时,风轮的最大CP值增大4.2倍,最大CM值增大3.7倍,优化后的风轮更适宜在低风速下运行。     

大型水平轴风力机风轮模型风洞试验

以1.5 MW风力机风轮模型为研究对象,利用自行设计建造的测试平台在北京航空航天大学D4风洞开展风轮气动性能测量试验。试验结果表明:启动风速约为4 m/s,启动力矩为0.034 Nm(试验条件);额定状态下的风能利用系数为0.41,最大风能利用系数为0.42。在5~20 m/s实验风速范围内,风轮气动性能良好。     

风力发电机大风限速保护方法的研究

小型风力发电机面临的最大难题是其可靠性问题,即大风时的限速保护问题.从能量守恒的角度分析了利用风轮与发电机的功率匹配特性实现风力发电机限速保护的可行性.另外,设计了2台风轮与发电机具有不同匹配特性的300 W/26 V风力发电机,为了使其具有可比性,使用了同样型号的发电机.通过实验测试了风轮的机械输出特性、发电机在输出电压不同时的功率特性和整机的功率输出,实验结果表明,风速12 m/s以下时2台风力机输出功率基本相同,风速12 m/s以上时其中1台随着风速的增加功率不断增加,而另外1台随着风速的增加输出功率不再上升,甚至有点下降,与大风机功率特性相似.     

小型风力机大风限速方法的发展与研究现状

总结了小型风力机常用的大风限速方法的发展与研究现状,介绍了具有风轮侧偏机构的风力机和被动变桨矩风力机的结构动力学的研究进展,以及尾舵空气动力学和结构动力学的研究现状.     

斜置静叶对低压缸效率影响的研究

采和试验和三维计算相结合的方法提高低压缸效率。本文着重分析了径向斜置静叶对流场的影响。试验和计算表明静叶片斜置后其流场特性发生了变化，如反动度的变化。基于上述原因，用在维数值计算设计斜置静叶，试验证明新设计的静叶片对流场有改善，这个计算结论将用于提高低压缸效率。     

水平轴风力机尾流特性的数值研究

对600kW单风轮和7倍风轮直径(7D)间距的两风轮水平轴风力机在不同来流风速条件进行三维流场数值模拟.结果显示:风力机下游流场存在三维速度流动,轴向速度在尾迹区存在明显亏损,且随尾迹向下游的发展,轴向速度亏损逐渐减少.不同来流风速条件下风轮尾迹流的发展有一定区别,在来流风速较低的条件下尾流风速恢复较快.风场在布置风力机时应考虑当地的风速条件,若多数情况在额定风速或超过额定风速工况下运行,则前后风轮间距应大于7倍风轮直径;否则可考虑缩短前后风轮间距.     

FTS—6型风力提水机组

一、主要性能参数风轮直径:6米;设计风速:4米/秒;额定风速:8米/秒;风能利用系数:0.26;开始工作风速:3米/秒;工作风速范围:3～5米/秒;叶片数:8;风轮中心高:6米;提水扬程:3～4米;提水量(额定风速时):     

基于液压传动的离网型风力机“变速恒频”控制研究

在自行研制的离网型风力机能量液压传递系统的基础上,提出通过电液调控实现风力机的风轮最大能量捕获和发电机最佳工作转速的"变速恒频"控制。通过建模仿真和试验,结果表明:当风速在额定值以下变化时,通过调节变量泵排量,可产生相应的风轮反力矩,使风轮转速与风速关系维持在最佳的叶尖速比,从而保证风轮最大能量捕获;而无论风轮转速如何变化,通过调节变量马达排量,就可实现发电机转速稳定在额定值附近。     

基于实测风数据的风力机设计与改进研究

在对调研地区风能资源进行观测和统计的基础上,基于Wilson理论和Matlab编程语言对25kW定桨距直驱式风力机进行设计和仿真,并提出通过增大风轮直径、采用低速发电机可提高风力机在低风速地区的发电量。仿真结果表明:高风速风力机不适合在偏低风速地区使用,需以当地实测风资源统计结果为依据进行风力机的设计和选型工作;增大风轮直径、降低额定转速可将风力机额定功率点提前,增加风力机在低风速段的发电量。本文设计的风力机相比当地已使用的同型风力机在该地区的年发电量更大。     

风轮尺寸与旋向对双风轮风力机功率特性的影响分析

为掌握双风轮风力机风轮尺寸与旋向对其功率特性的影响规律,文章建立了双风轮风力机气动特性分析模型,并与美国国家能源部可再生能源实验室的实验结果进行了对比,计算分析了双风轮尺寸和旋向对风力机功率特性的影响规律。结果表明:当风速为10 m/s时,设计的双风轮风力机比单风轮双叶片风力机输出功率提升了84.9%;随着风轮半径增大,双风轮风力机输出总功率逐渐增加;当前、后两风轮反向旋转时,双风轮风力机前风轮大后风轮小的布局可获得更高的输出功率,且增幅随着后风轮半径增大先减小后增大,最大增幅为5.3%;除前、后两风轮半径相同的情形之外,双风轮风力机前、后两风轮同向旋转时输出总功率更大。     

不同串列布置间距下2 MW风力机尾流的研究

为合理利用有限的土地资源,提高整个风电场的发电效率,采用FLUENT软件对在不同串列布置间距下的风力机尾流的相互影响情况进行了仿真研究。结果表明:随着风轮间距的增加,下游风轮风速逐渐增大并向着来流风速值靠近,功率损失逐渐减小,上游风轮的尾流对下游风轮产生的扰动作用逐渐减弱;但是风轮间距为10D时,下游风轮已基本摆脱了上游风轮的强尾流区,此后尾流速度变化缓慢。因此,在风电场布局时应合理选择风力机间距。     

风力机重力调速机构主要特征参数的优化实验研究

推导出自制重力调速机构平衡方程;详述机构主要特征参数选取原则,确定机构尾舵质量、尾杆长度、后倾角及侧倾角4个参数为优化对象。依托Matlab软件,设计L_(25)(5~6)正交实验表。搭建车载实验平台,对25组正交数据进行实验,用统计学R软件分析实验结果。结果表明:侧倾角对风力机调速影响最显著,后倾角、尾舵重量、尾杆长度的影响相对较弱;后倾角12°、侧倾角5°、尾舵质量2 kg及尾杆长度0.4 m为最佳组合。在最佳状态下,车载实验功率波动率ξ平均值为5.16%,风轮侧偏角随时间的变化呈对称抛物线分布,可以保证大风时电机输出功率维持在额定功率附近。     

风轮园弧形叶片模型试验与研究

为了探索风轮园弧形叶片的不同弦高比和叶片的正面形状对风轮性能的影响,我们设计并制造了10个风轮模型,1988年末,在中国农机研究院风洞试验室进行了试验。本文将对模型的设计、试验和得到的结果,作以论述。一、试验研究的理论基础我们研究的风轮是水平轴的,它旋转的动力主要是靠叶片的升力。图一所示为风轮的垂直和水平4个叶片示意投影图,图中代号含义如下:     

帆式风力机风轮气动特性的试验研究

我国帆式风力机的利用历史十分悠久,它在农业生产和制盐业中发挥着积极作用,其特点是结构简单,造价低,使用方便。为了充分发挥帆式风力机的效能,提高风能转换效率,较准确地评价风轮的气动特性,为风力机、配套水泵的设计提供依据,我们对常用的帆式风力机的风轮模型在风洞中进行了气动特性试验,在风洞中分别测定了不同参数的12组叶片的空气动力特性和最低起动风速。这12组叶片是由     

低空急流条件下水平轴风力机风轮气动特性的研究

为阐明低空急流条件下风力机风轮的气动特性,基于工程化的边界层风速模型和Von Karman谱模型建立不同来流的脉动风场,对比研究低空急流条件下NREL 5 MW风力机风轮的输出功率和气动载荷的变化规律。结果表明:如果仅以轮毂高度处的风速作为风力机变桨控制的依据,与均匀来流和剪切来流相比较,低空急流条件下,虽然来流风功率明显增大,但风轮的输出功率在较高风速时反而减小;风轮所受的不平衡气动载荷,包括横向力、纵向力、偏航力矩和倾覆力矩在较高风速时小于剪切来流的结果;且仅以轮毂高度处的风速预测得到的风轮输出功率高于实际结果,其最大相对误差为89.4%。因此,低空急流条件下,为提高风能利用率和风轮输出功率的预测精度,应考虑不同高度位置处的风速大小对风力机进行变桨控制和功率预测。     

柘城县FD1.9——100型低风速发电机

发电机主要特点:1、起动风速与产电风速低,扩大了风能利用范围。2、选用了低速发电机进行配套。3、本机配有上仰式调速装置,当风速大于10米/秒时,风轮可自动上仰,保护风电机安全和增强抗大风能力。4、机组重量轻,机头与立杆采取可调式,用户可以使用不同角度、不同材料的立