电液比例变桨距风力机半物理仿真试验台

针对风力机变桨距控制研究的重要性，提出风力机电液比例变桨距系统半物理仿真试验台的设计方案。通过风力机空气动力学分析和模型研究，为变桨距控制提供了理论基础。当仿真风速信号在额定风速上下变化时，加载装置实时模拟作用在变桨距液压缸上的风力负载，同时仿真平台中电液比例变桨距执行机构控制桨叶节距角发生相应的变化，通过风力机模型实现半物理仿真，最终输出功率稳定在额定功率附近，达到了变桨距功率控制的要求。     

风电机组变桨距功率简化计算方法

以某风电机组变桨距系统为研究对象,介绍了变桨距所需驱动功率的简化计算方法。在变桨距力矩的计算中,忽略了桨叶绕其纵轴变桨产生的惯性力矩、桨叶重心偏离纵轴产生的力矩和弹性变形引起的力矩,仅考虑了桨叶离心力产生的变桨阻力矩、作用在桨叶上的空气动力变桨阻力矩和运动副摩擦阻力矩。该简化计算方法可以为变桨距驱动部件的选型提供参考。     

机电一体化的螺旋桨变距系统研究

利用Solid Works三维造型软件建立螺旋桨变距机构的实体模型,再利用ADAMS仿真软件对三维模型进行动力学分析。通过建模和仿真,为螺旋桨变距机构特性研究和精确控制桨叶的桨距角提供理论依据。设计选用Freescale MCU作为核心处理器,对电机转速,线性位移传感器和桨叶位置等信号进行数据采集和处理,根据不同工况下的要求对电机进行伺服控制,带动桨叶旋转到要求的位置,从而实现对桨距角的精准、快速定位。同时确保螺旋桨和发动机的平衡转速,达到安全可靠的要求。该变距系统综合分析了机械系统、控制系统的相关工况要求,减轻了机构的重量,使桨叶的位置控制更加准确,系统的稳定性也得到有效的分析和验证。给出了样机的实验结果,结果显示,所设计的系统符合设计目的,具有一定的应用价值。     

风力机变桨距机构的设计与仿真

介绍了风力机变桨距控制原理,在此基础上对变桨距机构进行分析与设计.并应用Pro/E建立了变桨距机构的三维实体模型,结合ADAMS对该机构进行动态仿真和运动学分析,为进一步对风力机变桨距机构的优化设计奠定了基础.     

风力发电机组变桨系统的设计

为了解决风力发电机组在复杂多变的风况下,能够基本保持其发电机稳定运转的问题,将PLC、变频器技术应用到风力发电机的变桨系统中。开展了变桨系统自动控制的分析,建立了PLC、变频器和变桨电机之间的关系,利用PLC及PLC的模拟量输入模块对风电场自然风风速以及风力发电机组3片桨叶的桨距角度进行了数据信息的采集,并自动进行了内部数据的处理;然后再通过对变频器的输出控制进而控制变桨电机的工作状态,使3片桨叶旋转到与自然风风速相对应的桨距角度。在发电机能自动保持稳定运转的基础上,对其性能进行了评价。分析和验证结果表明,该系统实现了对风力发电机组变桨系统的自动控制。     

MW级风力机液压变桨精度的分析和研究

分析影响MW级风力机中液压变桨距机构执行精度的原因,对其建立数学模型,并仿真运算。其结果表明液压缸中液压油压缩形变对桨距角影响较明显,液压缸结构原理性泄漏对桨距角影响甚微;但两者对最终的风力机功率输出干扰不大,可以忽略。进一步分析发现,由于液压油的可压缩性,液压变桨距机构具有良好的柔性,在稳定风机输出功率、风机自我保护和运行可靠性上发挥了一定的作用。     

风力机变桨距执行机构的优化设计

通过对风力机桨叶承受的载荷计算,得出桨叶绕桨叶轴转动所需的最大力矩。采用数学解析法推导出液压缸推力F是与曲柄长度r、连杆长度a、偏心距e和变桨距初装角φ四重自变量以及变桨距驱动力F1有关的函数,并利用Matlab7.1中的直接搜索工具箱得出最优值,进行优化设计。     

风电机组液压独立变桨距系统的设计与分析

液压独立变桨距系统作为大型风力发电机组控制系统的关键部分,对机组的安全、稳定、高效运行具有十分重要的作用。该文简述了风力机液压独立变桨距系统的原理及特点,采用了带实时故障排除的液压冗余型电液伺服变桨距执行机构;计算分析了桨叶的驱动力矩及液压缸的负载力。     

基于模糊控制的风机电动变桨距系统仿真

在介绍风力发电机电动变桨距系统的基础上,以实现对桨距角变化的精确控制为目的,对电动变桨距系统进行设计并提出对变桨距系统控制器的设计.针对风力发电系统的非线性、时变和强耦合的特点,将模糊控制引入到变桨距控制中,在高于额定风速的情况下,根据主控制器由风速变化计算出的桨距角变化量,调节桨叶的位置.最后利用Simulink构建...     

风电机组电动变桨距传动机构设计与仿真

采用叶素理论建立了风电机组变桨距调节原理.设计了一套新型变距传动机构--电动变桨距传动机构.构建了基于Pro/E的三维实体模型,施以正弦运动律,其动态仿真结果验证了该变桨模型建立的有效性和准确性,进一步为风力机变桨距系统的优化设计奠定了基础.     

Maximal power extraction strategy in the transition region and its benefit on the AEP (annul energy product)

The rotational speed of a wind turbine is limited by the noise constraint of the blade tip speed. The larger the rotor diameter is, the smaller the rotor speed becomes. Therefore, there exists a transition region connecting the max-Cp operation with the power regulation operation. A conventional pitch schedule in this region involves using a fixed pitch. However, if the variable pitch instead of the fixed one is allowed, more electric power can be extracted from the wind. The benefit of using this strategy is analyzed from the point of how much the electric energy can be gained by applying the variable pitch schedule in this transition region.     

新型非对称变距结构及其力学分析

针对旋翼飞行器本体微型化的瓶颈问题,介绍了一种新型非对称变距结构,研究并分析了其变距机理和控制特性,并对变距关键件弹性连杆进行了弹性力学分析和有限元计算,得到桨距变化与旋翼主轴电机的输出扭矩成线性关系.再通过光电传感器和位置控制码盘检测旋翼所在相位,以便在预期变距相位改变电机转速,从而实现微型旋翼飞行器各向机动飞行.     

基于BEM-GDW综合理论对风力机叶片优化

基于一种新的风力机气动性能理论——BEM-GDW综合理论,考虑实际年风速分布概率,以年发电量最大为目标,结合遗传算法搜索寻优,建立叶片优化设计程序。运用此程序,对某2MW水平轴风力机叶片进行优化设计。优化后的风力机叶片的扭角、弦长及相对厚度的分布均保持光滑并连续性过渡,便于生产和加工。同时叶片捕风能力与年发电量较之原叶片都大大提高,具有一定的理论和工程实用价值     

风电机叶片设计参数的整体优化

分析叶片在非设计点的气动性能和功率控制方式,研究叶片在实际运行风速范围内的风能利用系数,建立不同优化模型,设定实度最小或能量输出最大为优化目标,运用数学规划和遗传优化算法,对叶片气动参数进行优化设计,得到了1.2MW风机叶片整体优化的设计结果。经对比和仿真计算,可知整体优化后,叶片气动性能得到改善。     

基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统控制策略研究

针对基于双PWM变换器的永磁直驱风电系统的控制问题,对该风电系统电机侧变换器、电网侧变换器的控制策略进行了详细的分析,提出了一种桨距角控制策略,并基于Matlab/Simulink对永磁直驱风电系统进行了仿真。仿真结果表明,永磁直驱风电系统能够在不同风速下稳定运行,在额定风速以下可实现风能的最大功率跟踪,在额定风速以上通过桨距角控制能将风机系统的功率输出限制在额定值附近。研究结果验证了所提出的桨距控制策略的可行性。     

Aerodynamic design and performance analysis of multi-MW class wind turbine blade

The rotor blade is an important device that converts kinetic energy of wind into mechanical energy. It affects power performance, efficiency of energy conversion, load and dynamic stability of a wind power generation system. This paper presents an aerodynamic design of 3 MW class blade using BEM and confirms that the design satisfies the initial design target by BEM and CFD analysis. To investigate the effects of radial flow at the inboard region, the result of static BEM analysis was compared with the result of CFD analysis. The result of quantitative comparison among thrust force, power coefficient and mechanical power depending on wind speed change is presented. Furthermore, design reference data such as pressure, streamline, torque and thrust force distribution on the blade surface is presented as well.     

整埂机旋耕刀的静力学分析与拓扑优化

水稻田整埂机的旋耕刀零件主要由侧切面与正切面2个部分组成,由于2个切面工作性能不同,因而耗能也不同。据统计,在旋耕作业过程中,正切面耗能占旋耕刀全部耗能的509／6～80％。为研究旋耕刀的力学特性,在SolidWorks环境下建立整埂机旋耕刀的三维实体模型,导入ANSYS软件对旋耕刀进行结构线性静力分析,基于弹性力学的经典理论,求解并进行三维结构拓扑优化。经对比验证,优化后的模型满足静刚度要求,为提高整埂机旋耕刀的力学性能提供了参考。     

控制策略对风力机振动稳定性的影响

研究了控制策略对风力机振动稳定性的影响,揭示了定转速变桨和变转速变桨控制方式对稳定性产生影响的机理,解释了变桨时延改善风力机抗振稳定性的物理意义。研究结果表明,额定功率之下的最佳转速控制有利于提高风力机的稳定性。而额定风速之上的定转速变桨控制方式会使风力机轴向振动失稳。采取变转速变桨控制方式并选取恰当的变桨时间延迟会有效地抑制风力机的失稳振动。变桨时间延迟τ应选择在(25%～75%)T区间内(T为风力机轴向振动的周期),最佳时间延迟为T/2。